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DE112020006401T5 - Transducer structure for a one-port resonator - Google Patents

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DE112020006401T5
DE112020006401T5 DE112020006401.8T DE112020006401T DE112020006401T5 DE 112020006401 T5 DE112020006401 T5 DE 112020006401T5 DE 112020006401 T DE112020006401 T DE 112020006401T DE 112020006401 T5 DE112020006401 T5 DE 112020006401T5
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DE
Germany
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transverse mode
mode suppression
electrode fingers
layer
bus bar
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Application number
DE112020006401.8T
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German (de)
Inventor
Sylvain Jean Ballandras
Emilie Courjon
Florent Bernard
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Soitec SA
Original Assignee
Frecnsys SAS
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Publication date
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wandlerstruktur mit Transversalmodus-Unterdrückungsmitteln, insbesondere für einen Eintor-Resonator, umfassend ein piezoelektrisches Substrat (120, 170), wenigstens ein Paar von auf dem piezoelektrischen Substrat (120, 170) ausgebildeten Interdigital-Kammelektroden (102, 112), wobei die erste Kammelektrode (102) eine erste Sammelschiene (108) und eine Vielzahl von mit kürzeren Blindelektrodenfingern (106) abwechselnden Elektrodenfingern (104), beide sich von der ersten Sammelschiene (108) erstreckend, umfasst, wobei die zweite Kammelektrode (112) eine zweite Sammelschiene (118) und eine Vielzahl von sich von der zweiten Sammelschiene (118) erstreckenden Elektrodenfingern (114) umfasst, wobei die Blindelektrodenfinger (106) der ersten Sammelschiene (108) den Elektrodenfingern (114) der zweiten Sammelschiene (118) gegenüberstehen und von den Elektrodenfingern (114) durch erste Spalte (110a) getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine erste Transversalmodus-Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432), angeordnet teilweise unterhalb des ersten Spalts (110a) und so gewählt, dass die Phasengeschwindigkeit einer geführten Welle im Bereich der Transversalmodus-Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432) verglichen mit der Phasengeschwindigkeit der geführten Welle im Mittelbereich (136) unterhalb der sich abwechselnden Elektrodenfinger(104, 114) der ersten und zweiten Elektrode (102, 112) kleiner ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen der Wandlerstruktur wie zuvor beschrieben und einen Eintor-Resonator, umfassend wenigstens eine Struktur wie zuvor beschrieben.The present invention relates to a transducer structure with transverse mode suppression means, in particular for a one-port resonator, comprising a piezoelectric substrate (120, 170), at least one pair of interdigital comb electrodes (102, 112) formed on the piezoelectric substrate (120, 170) , wherein the first comb electrode (102) comprises a first bus bar (108) and a plurality of alternating shorter dummy electrode fingers (106) electrode fingers (104), both extending from the first bus bar (108), the second comb electrode (112) a second bus bar (118) and a plurality of electrode fingers (114) extending from the second bus bar (118), the dummy electrode fingers (106) of the first bus bar (108) facing the electrode fingers (114) of the second bus bar (118) and are separated from the electrode fingers (114) by first gaps (110a), characterized in that they have a first Transverse mode suppression layer (122, 132, 222, 232, 422, 432) disposed partially below the first gap (110a) and selected such that the phase velocity of a guided wave in the region of the transverse mode suppression layer (122, 132, 222, 232 , 422, 432) compared to the phase velocity of the guided wave in the central area (136) below the alternating electrode fingers (104, 114) of the first and second electrodes (102, 112). The present invention also relates to a method for producing the transducer structure as described above and a one-port resonator comprising at least one structure as described above.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wandlerstruktur mit Transversalmodus-Unterdrückungsmitteln, insbesondere für einen Eintor-Resonator, und ein Verfahren zum Herstellen solch eines Wandlers.The invention relates to a transducer structure with transverse mode suppression means, in particular for a one-port resonator, and a method for producing such a transducer.

Die Erfindung betrifft das Gebiet von Surface-Acoustic-Wave-(SAW-)Vorrichtungen, welche auf piezoelektrischen Einkristallen oder auf Verbundsubstraten unter Verwendung eines piezoelektrischen Films, eines sogenannten POI (Piezo-On-Insulator), aufbauen. Diese Verbundwafer werden als Wellenleiter für die Erregung von True-Mode Wellen unter Verwendung von Interdigitalwandlern (IDT) zur Herstellung von Funkfrequenz-(RF-)filtern verwendet. Die Wandlerstruktur ist ein Schlüsselteil von so genannten Eintor-Resonatoren, welche als Impedanzelement der erwähnten Filter verwendet werden. Insbesondere bauen so genannte Abzweigfilter zum Erzielen der Filterfunktion auf den genannten Resonatoren auf. Ferner werden für Sensoranwendungen und insbesondere drahtloses Messen verwendete -Resonatoren von solchen Effekten beeinflusst, was häufig Mittel erfordert, um diese zu unterdrücken, beispielsweise durch spitz zulaufende Öffnungen (siehe beispielsweise EP 2091146 B1 ), was bekanntermaßen die elektromechanische Kopplung der Vorrichtung beeinträchtigt. Eintor-Resonatoren umfassen eine in der Mitte des Resonators montierte Wandlerstruktur mit an beiden Seiten der Wandlerstruktur angeordneten Reflektoren, während Zweitor-SAW-Resonatoren aus zwei in der Mitte montierten Wandlerstrukturen (Eingang/Ausgang) mit an beiden Außenseiten der Vorrichtung angeordneten Reflektoren bestehen.The invention relates to the field of surface acoustic wave (SAW) devices built on piezoelectric single crystals or on composite substrates using a piezoelectric film, a so-called POI (piezo-on-insulator). These bonded wafers are used as waveguides for excitation of true-mode waves using interdigital transducers (IDT) to fabricate radio frequency (RF) filters. The transducer structure is a key part of so-called one-port resonators, which are used as the impedance element of the filters mentioned. In particular, so-called branch filters are based on the resonators mentioned in order to achieve the filter function. Furthermore, resonators used for sensor applications and in particular wireless measurement are affected by such effects, which often requires means to suppress them, for example by means of tapered openings (see for example EP 2091146 B1 ), which is known to affect the electromechanical coupling of the device. One-port resonators comprise a transducer structure mounted in the center of the resonator with reflectors placed on both sides of the transducer structure, while two-port SAW resonators consist of two center-mounted transducer structures (input/output) with reflectors placed on both outer sides of the device.

Andere Arten von SAW-Vorrichtungen können die Erfindung vorteilhaft nutzen, etwa Longitudinally-Coupled Resonatorfilter (LCRF), Double-Mode-SAW-(DMS-)Filter, Zweitor-SAW-Resonatoren, oder beispielsweise in der Oszillatorstabilisierung verwendete Verzögerungsleitungen für Frequenzquellanwendungen oder für beliebige andere Anwendungen (beispielsweise gravimetrische Messungen).Other types of SAW devices can take advantage of the invention, such as longitudinally-coupled resonator filters (LCRF), double-mode SAW (DMS) filters, two-port SAW resonators, or delay lines used for example in oscillator stabilization for frequency source applications or for any other application (e.g. gravimetric measurements).

Auf einem POI basierende Eintor-Resonatoren zeigen Störeffekte auf, welche auf laterale Energiespeicher zurückzuführen sind, was zu sogenannten Transversalmodi führt, welche die spektrale Signatur der Vorrichtung verfälschen. Es ist daher beabsichtigt, Mittel zum Unterdrücken dieser Effekte bereitzustellen, um die spektrale Reinheit des Resonatorverhaltens zu verbessern und um spezifikationskonforme Herstellung von Filtern sowie allgemeinen SAW-Vorrichtungen zu ermöglichen.One-port resonators based on a POI exhibit spurious effects, which are due to lateral energy storage, which leads to so-called transverse modes, which falsify the spectral signature of the device. It is therefore intended to provide means of suppressing these effects in order to improve the spectral purity of the resonator performance and to enable on-spec manufacture of filters as well as general SAW devices.

Eine Schwierigkeit beim Stand der Technik besteht im Herstellen von Strukturen, welche die Transversalmodi unterdrücken können.A difficulty with the prior art is in fabricating structures that can suppress the transverse modes.

Es wurde vorgeschlagen, den Elektrodenrand mit Metall- oder dielektrischen Überzügen nachzuladen, wie etwa in US2012/0161577A1 oder US2013/0249647A1 offenbart.It has been proposed to recharge the electrode edge with metal or dielectric coatings, such as in US2012/0161577A1 or US2013/0249647A1 disclosed.

In US2012/0161577A1 wird ein Metall erneut auf der Oberseite des Elektrodenrands aufgebracht, was eine hohe Genauigkeit in der Strukturierungsausrichtung erfordert und somit teure Verarbeitungswerkzeuge und -steuerung bedingt.In US2012/0161577A1 metal is redeposited on top of the electrode edge, requiring high accuracy in pattern alignment and thus expensive processing tools and controls.

In US2013/0249647A1 wird die gesamte Interdigitalwandler-(IDT-)Struktur von einer dielektrischen Schicht abgedeckt, welche am Wandlerrand stärker ist als in der Mitte. In US2015/0123746A1 deckt ein dielektrischer Film wenigstens einen Teil des piezoelektrischen Substrats und der IDT-Elektroden ab; insbesondere deckt er einen Bereich ab, in dem die Elektrodenfinger ineinandergreifen, wobei die Schallgeschwindigkeit im Mittelteil des IDT-Fingers größer ist als am Rand, um das Entstehen der Transversalmodi zu verhindern. In den meisten Anwendungen unter Verwendung einer dielektrischen Schicht führt die Notwendigkeit einer Strukturierung der Letzteren unter Verwendung von Säuren oder reaktivem lonenätzen oder lonenfräsen zu einer Beeinträchtigung der Elektrodenqualität, wenn keine Ätzschutzlösung angewendet wird, um solch einen Effekt zu verhindert, oder führt sogar zu einer Beeinträchtigung der Substratoberfläche, wenn kein entsprechender Schutz vorgesehen ist.In US2013/0249647A1 the entire interdigital transducer (IDT) structure is covered by a dielectric layer, which is thicker at the edge of the transducer than in the middle. In US2015/0123746A1 a dielectric film covers at least part of the piezoelectric substrate and the IDT electrodes; in particular, it covers an area where the electrode fingers intermesh, with the sound velocity being greater in the central part of the IDT finger than at the periphery, to prevent the transverse modes from arising. In most applications using a dielectric layer, the need to pattern the latter using acids or reactive ion etching or ion milling leads to, or even leads to, degradation of the electrode quality unless an anti-etch solution is applied to prevent such an effect the substrate surface if no appropriate protection is provided.

Andere Ansätze beruhen auf der Vergrößerung der Elektrodenabmessungen wie in US2018/0097508A1 oder US2018/0375491A1 beschrieben. Diese Strukturen führen zu Schwierigkeiten beim Gewährleisten der Isolierung von einer Elektrode zur anderen.Other approaches are based on increasing the electrode dimensions as in US2018/0097508A1 or US2018/0375491A1 described. These structures create difficulties in ensuring isolation from one electrode to the other.

In allen zuvor beschriebenen Ansätzen für diese Wandlerstrukturen ist das Auftreten von Transversalmodi, obwohl reduziert, noch möglich.In all of the approaches described above for these converter structures, the occurrence of transverse modes, although reduced, is still possible.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit im Bereitstellen einer Wandlerstruktur für Eintor-Resonatoren mit unterdrückten Transversalmodi mit einem einfacheren Herstellungsprozess im Vergleich zu Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, wobei die intrinsische Qualität der Vorrichtung und der Substratoberfläche erhalten bleibt.The object of the invention is thus to provide a transducer structure for one-port resonators with suppressed transverse modes with a simpler manufacturing process compared to prior art devices, while maintaining the intrinsic quality of the device and the substrate surface.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Wandlerstruktur mit Transversalmodus-Unterdrückungsmitteln, insbesondere für einen Eintor-Resonator, erfüllt, umfassend ein piezoelektrisches Substrat, wenigstens ein Paar von auf dem piezoelektrischen Substrat ausgebildeten Interdigital-Kammelektroden, insbesondere auf einem piezoelektrischen Verbundsubstrat umfassend eine piezoelektrische Schicht über einem Basissubstrat, wobei die erste Kammelektrode eine erste Sammelschiene und eine Vielzahl von abwechselnden Elektrodenfingern und kürzeren Blindelektrodenfingern, beide sich von der Sammelschiene erstreckend, umfasst, wobei die zweite Kammelektrode eine zweite Sammelschiene und eine Vielzahl von Elektrodenfingern, sich von der zweiten Sammelschiene erstreckend, umfasst, die Blindelektrodenfinger der zweiten Sammelschiene den Elektrodenfingern der ersten Sammelschiene gegenüberstehen und von den Elektrodenfingern der zweiten Sammelschiene durch erste Spalte getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Transversalmodus-Unterdrückungsschicht umfasst, angeordnet unterhalb des ersten Spalts und so gewählt, dass die Phasengeschwindigkeit einer geführten Welle im Bereich der Transversalmodus-Unterdrückungsschicht kleiner ist verglichen mit der Phasengeschwindigkeit der geführten Welle im piezoelektrischen Substrat im Mittelbereich unterhalb der sich abwechselnden Elektrodenfinger der ersten und zweiten Kammelektrode ist. Das Vorhandensein der Transversalmodus-Unterdrückungsschicht führt zu einem Verringern der Wellengeschwindigkeit im Spalt, was zum Unterdrücken oder Reduzieren des unerwünschten Transversalmodus in der Wandlerstruktur führt. Somit kann in der Wandlerstruktur gemäß der Erfindung der Effekt von Transversalmodi reduziert werden. Aus akustischer Perspektive ermöglicht die Wandlerstruktur gemäß der Erfindung das Übertragen von Energie vom IDT-Finger auf den Blindfinger ohne oder mit reduzierter Reflexion am Rand des IDT-Fingers.The object of the invention is achieved by a transducer structure with transverse mode suppression means, in particular for a one-port resonator, comprising a piezoelectric substrate, at least a pair of on the piezoelectric Substrate-formed interdigital comb electrodes, in particular on a composite piezoelectric substrate comprising a piezoelectric layer over a base substrate, the first comb electrode comprising a first bus bar and a plurality of alternating electrode fingers and shorter dummy electrode fingers, both extending from the bus bar, the second comb electrode comprising a second busbar and a plurality of electrode fingers extending from the second busbar, the dummy electrode fingers of the second busbar confront the electrode fingers of the first busbar and are separated from the electrode fingers of the second busbar by first gaps, characterized in that they further comprise a transverse mode suppression layer, arranged below the first gap and selected such that the phase velocity of a guided wave in the region of the transverse mode suppression layer is less than i st is compared with the phase velocity of the guided wave in the piezoelectric substrate in the central area below the alternating electrode fingers of the first and second comb electrodes. The presence of the transverse mode suppression layer results in a reduction in the wave velocity in the gap, which leads to suppression or reduction of the unwanted transverse mode in the transducer structure. Thus, in the transducer structure according to the invention, the effect of transverse modes can be reduced. From an acoustic perspective, the transducer structure according to the invention allows energy to be transferred from the IDT finger to the dummy finger with no or reduced reflection at the edge of the IDT finger.

In einer Variante der Ausführungsform kann sich die Transversalmodus-Unterdrückungsschicht unter jedem der ersten Spalte erstrecken. Die Transversalmodus-Unterdrückungsschicht ermöglicht ein Verringern der Wellengeschwindigkeit im Spalt, was zum Unterdrücken oder Reduzieren des unerwünschten Transversalmodus in der Wandlerstruktur führt. Aus akustischer Perspektive ermöglicht die Wandlerstruktur gemäß der Erfindung das Übertragen von Energie vom IDT-Finger auf den Blindfinger ohne oder mit reduzierter Reflexion am Rand des IDT-Fingers.In a variant of the embodiment, the transverse mode suppression layer may extend under each of the first columns. The transverse mode suppression layer enables the wave velocity in the gap to be reduced, resulting in suppression or reduction of the unwanted transverse mode in the transducer structure. From an acoustic perspective, the transducer structure according to the invention allows energy to be transferred from the IDT finger to the dummy finger with no or reduced reflection at the edge of the IDT finger.

In einer Variante der Ausführungsform kann die zweite Kammelektrode mit den Elektrodenfingern abwechselnde kürzere Blindelektrodenfinger umfassen, die Blindelektrodenfinger der zweiten Sammelschiene können den Elektrodenfingern der ersten Sammelschiene gegenüberstehen und von den Elektrodenfingern durch zweite Spalte getrennt sein, und sie kann ferner eine zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht umfassen, sich wenigstens teilweise unterhalb der zweiten Spalte erstreckend und so gewählt, dass die Phasengeschwindigkeit einer geführten Welle im Bereich der zweiten Transversalmodus-Unterdrückungsschicht kleiner im Vergleich zur Phasengeschwindigkeit der geführten Welle im Mittelbereich unterhalb der abwechselnden Elektrodenfinger der ersten und zweiten Kammelektroden zwischen der ersten und zweiten Transversalmodus-Unterdrückungsschicht ist. Die Transversalmodus-Unterdrückungsschicht ermöglicht ein Verringern der Wellengeschwindigkeit im Spalt, was zum Unterdrücken oder Reduzieren des unerwünschten Transversalmodus in der Wandlerstruktur führt. Somit kann in der Wandlerstruktur gemäß der Erfindung der Effekt von Transversalmodi weiter reduziert werden. Aus akustischer Perspektive ermöglicht die Wandlerstruktur gemäß der Erfindung das Übertragen von Energie vom IDT-Finger auf den Blindfinger ohne oder mit reduzierter Reflexion am Rand des IDT-Fingers.In a variant of the embodiment, the second comb electrode can comprise shorter dummy electrode fingers alternating with the electrode fingers, the dummy electrode fingers of the second busbar can face the electrode fingers of the first busbar and be separated from the electrode fingers by second gaps, and it can further comprise a second transverse mode suppression layer, extending at least partially below the second column and chosen so that the phase velocity of a guided wave in the region of the second transverse mode suppression layer is smaller compared to the phase velocity of the guided wave in the central region below the alternating electrode fingers of the first and second comb electrodes between the first and second transverse modes -Suppression layer is. The transverse mode suppression layer enables the wave velocity in the gap to be reduced, resulting in suppression or reduction of the unwanted transverse mode in the transducer structure. Thus, in the transducer structure according to the invention, the effect of transverse modes can be further reduced. From an acoustic perspective, the transducer structure according to the invention allows energy to be transferred from the IDT finger to the dummy finger with no or reduced reflection at the edge of the IDT finger.

In einer Variante der Ausführungsform kann sich die zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht unterhalb aller zweiten Spalte erstrecken. Die Transversalmodus-Unterdrückungsschicht ermöglicht ein Verringern der Wellengeschwindigkeit im Spalt, was zum Unterdrücken oder Reduzieren des unerwünschten Transversalmodus in der Wandlerstruktur führt. Aus akustischem Blickwinkel ermöglicht die Wandlerstruktur gemäß der Erfindung das Übertragen von Energie vom IDT-Finger auf den Blindfinger ohne oder mit reduzierter Reflexion am Rand des IDT-Fingers.In a variant of the embodiment, the second transverse mode suppression layer can extend below all second columns. The transverse mode suppression layer enables the wave velocity in the gap to be reduced, resulting in suppression or reduction of the unwanted transverse mode in the transducer structure. From an acoustic point of view, the transducer structure according to the invention enables energy to be transferred from the IDT finger to the dummy finger with no or reduced reflection at the edge of the IDT finger.

In einer Variante der Ausführungsform kann sich die erste Transversalmodus-Unterdrückungsschicht wenigstens teilweise bis zur ersten Sammelschiene erstrecken und/oder die zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht kann sich wenigstens teilweise bis zur zweiten Sammelschiene erstrecken.In a variant of the embodiment, the first transverse mode suppression layer can extend at least partially up to the first busbar and/or the second transverse mode suppression layer can extend at least partially up to the second busbar.

In einer Variante der Ausführungsform kann sich die erste Transversalmodus-Unterdrückungsschicht ferner wenigstens teilweise oder wenigstens vollständig unter der ersten Sammelschiene erstrecken und/oder die zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht kann sich ferner wenigstens teilweise oder wenigstens vollständig unter der zweiten Sammelschiene erstrecken.In a variant of the embodiment, the first transverse mode suppression layer may further extend at least partially or at least fully below the first busbar and/or the second transverse mode suppression layer may further extend at least partially or at least fully below the second busbar.

In einer Variante der Ausführungsform kann die erste und/oder zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht zum Modulieren der Phasengeschwindigkeit eine, verglichen mit dem Rest des piezoelektrischen Substrats im Mittelbereich unterhalb der Interdigital-Kammelektroden verschiedene Dotierungsdosis umfassen, insbesondere wobei die verschiedene Dotierungsdosis eine Ti-Dosis ist. Die Dotierung entspricht einem beabsichtigten Einbringen von Verunreinigungen in das piezoelektrische Substrat. Der Unterschied in der Dotierung der wenigstens einen Transversalmodus-Unterdrückungsschicht resultiert in einer Reduzierung der Phasengeschwindigkeit des Modus in der Nähe des die IDT-Elektroden von den Blindelektroden trennenden Spalts ohne Notwendigkeit einer lateralen Strukturierung.In a variant of the embodiment, the first and/or second transverse mode suppression layer for modulating the phase velocity may comprise a different doping dose compared to the rest of the piezoelectric substrate in the central region below the interdigital comb electrodes, in particular where the different doping dose is a Ti dose. The doping corresponds to an intentional introduction of impurities into the piezoelectric substrate. The difference in the doping of the at least one transverse mode suppression layer results in a reduction in the phase velocity of the mode near the gap separating the IDT electrodes from the dummy electrodes without the need for lateral patterning.

In einer Variante der Ausführungsform können die erste und/oder zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht der piezoelektrischen Schicht eine Passivierungsschicht, insbesondere eine dielektrische Passivierungsschicht, insbesondere eine SiO2-Schicht, umfassen.In a variant of the embodiment, the first and/or second transverse mode suppression layer of the piezoelectric layer can comprise a passivation layer, in particular a dielectric passivation layer, in particular a SiO 2 layer.

In einer Variante der Ausführungsform kann die Passivierungsschicht wenigstens teilweise im piezoelektrischen Substrat eingebettet sein.In a variant of the embodiment, the passivation layer can be at least partially embedded in the piezoelectric substrate.

In einer Variante der Ausführungsform können die erste Transversalmodus-Unterdrückungsschicht und die zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht spiegelsymmetrisch in Bezug auf die Mittellinie der Interdigital-Kammelektroden sein.In a variant of the embodiment, the first transverse mode suppression layer and the second transverse mode suppression layer can be mirror-symmetrical with respect to the center line of the interdigital comb electrodes.

In einer Variante der Ausführungsform können die erste Transversalmodus-Unterdrückungsschicht und die zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht unterschiedliche Formen aufweisen.In a variant of the embodiment, the first transverse mode suppression layer and the second transverse mode suppression layer can have different shapes.

In einer Variante der Ausführungsform kann das piezoelektrische Substrat ein piezoelektrisches Verbundsubstrat, umfassend eine piezoelektrische Schicht über einem Basissubstrat, sein. Solch ein Verbundsubstrat ermöglicht nicht nur eine Konfiguration, die das Erzielen einer Variation der Frequenz mit der optimierten Temperatur zulässt, sondern ermöglicht auch das Nutzen von geführten Wellen. Die Modi der Struktur können verschiedene Arten der Polarisierung aufweisen, insbesondere elliptische Polarisierungswellen, aber ebenfalls und vor allem Scherwellen oder reine oder nahezu reine Längsdruckwellen, deren elektromechanische Kopplung wesentlich größer ist als 7 % und die Herstellung von Filtern mit einer Bandbreite wie für moderne Filteranwendungen erforderlich, das heißt mit mehr als 5 %, ermöglichen.In a variant of the embodiment, the piezoelectric substrate may be a composite piezoelectric substrate comprising a piezoelectric layer over a base substrate. Such a composite substrate not only enables a configuration that allows achieving a variation in frequency with the optimized temperature, but also enables guided waves to be utilized. The modes of the structure can have different types of polarization, in particular elliptical polarization waves, but also and above all shear waves or pure or almost pure longitudinal compressional waves, the electromechanical coupling of which is much greater than 7% and the manufacture of filters with a bandwidth as required for modern filter applications , i.e. with more than 5%.

In einer Variante der Ausführungsform kann die piezoelektrische Schicht eine Stärke kleiner als der Wert der Wellenlänge λ des akustischen Wandlers aufweisen, insbesondere kleiner als das 0,7-fache des Werts der Wellenlänge λ, noch genauer kleiner als das 0,5-fache des Werts der Wellenlänge λ. Für eine gegebene Arbeitsfrequenz ist die Stärke der piezoelektrischen Schicht optimiert, um das geführte Merkmal der zu verwendenden Welle zu optimieren. Für eine gegebene Stärke der piezoelektrischen Schicht zum Ermöglichen eines geführten Merkmals der Welle im Wesentlichen an der Oberfläche ist die Erfindung besonders interessant, da die störenden Transversalmodi aufgrund der Führung der Welle und der Möglichkeit von phasengleicher Reflexion solcher Art von Wellen an den Seiten der Elektroden ausgeprägt sind.In a variant embodiment, the piezoelectric layer can have a thickness less than the value of the wavelength λ of the acoustic transducer, in particular less than 0.7 times the value of the wavelength λ, more precisely less than 0.5 times the value the wavelength λ. For a given operating frequency, the thickness of the piezoelectric layer is optimized to optimize the guided characteristic of the wave to be used. For a given thickness of the piezoelectric layer to allow a guided characteristic of the wave substantially at the surface, the invention is particularly interesting since the spurious transverse modes are pronounced at the sides of the electrodes due to the guiding of the wave and the possibility of in-phase reflection of such type of waves are.

In einer Variante der Ausführungsform kann die Stärke der Unterdrückungsschicht größer als 1/20 der Wellenlänge λ sein, insbesondere größer als 1/10 der Wellenlänge λ, während sie kleiner als die Stärke der piezoelektrischen Schicht ist. Die optimale Stärke der ermittelten Unterdrückungsschicht wird in Bezug auf die Wellenlänge λ beurteilt.In a variant embodiment, the thickness of the suppression layer can be greater than 1/20 of the wavelength λ, in particular greater than 1/10 of the wavelength λ, while being less than the thickness of the piezoelectric layer. The optimum thickness of the determined suppression layer is assessed in relation to the wavelength λ.

In einer Variante der Ausführungsform kann die Stärke der Unterdrückungsschicht maximal der Hälfte des Werts der Wellenlänge λ, insbesondere maximal dem Drittel des Werts der Wellenlänge λ, entsprechen. Eine Zunahme der Stärke, über die sich die Unterdrückungsschicht erstreckt, kann nachteilig für den gewünschten Unterdrückungseffekt sein und kann in Energieverlusten durch Diffraktion der Energie der Hauptwelle resultieren, was deren Qualitätsfaktor reduziert.In a variant of the embodiment, the thickness of the suppression layer can correspond to a maximum of half the value of the wavelength λ, in particular a maximum of one third of the value of the wavelength λ. An increase in the thickness over which the suppression layer extends can be detrimental to the desired suppression effect and can result in energy losses through diffraction of the main wave's energy, reducing its quality factor.

In einer Variante der Ausführungsform kann die Stärke der Unterdrückungsschicht in der Größenordnung der Stärke der Elektroden sein, insbesondere ±50 % des Nennwerts, insbesondere wobei die Elektroden Al-Cu-Elektroden mit 0,5 bis 2 % Cu-Dotierung mit einer Stärke von 5 bis 20 % des Werts der Wellenlänge λ sind. In diesem speziellen Fall werden wenigstens 90 % der ohne Unterdrückungsschicht bestehenden Transversalmodi unterdrückt.In a variant of the embodiment, the thickness of the suppression layer can be of the order of the thickness of the electrodes, in particular ±50% of the nominal value, in particular the electrodes being Al-Cu electrodes with 0.5 to 2% Cu doping with a thickness of 5 to 20% of the value of the wavelength λ. In this particular case, at least 90% of the transverse modes present without a suppression layer are suppressed.

In einer Variante der Erfindung kann die geführte Welle eine elliptische Polarisierungswelle, eine Scherwelle, oder eine reine oder nahezu reine Längsdruckwelle mit einer elektromechanischen Kopplung von mehr als 7 % sein. Die Modi der Wandlerstruktur können verschiedene Arten von Polarisierung aufweisen und ermöglichen das Herstellen von Filtern mit einer Bandbreite wie für moderne Filteranwendungen erforderlich, das heißt größer als 5 %.In a variant of the invention, the guided wave can be an elliptical polarization wave, a shear wave, or a pure or almost pure longitudinal pressure wave with an electromechanical coupling of more than 7%. The modes of the transducer structure can have different types of polarization and allow making filters with a bandwidth as required for modern filter applications, i.e. greater than 5%.

Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls mit einem Verfahren zum Herstellen einer Wandlerstruktur erfüllt, umfassend die Schritte von a) zum Bereitstellen eines piezoelektrischen Substrats; insbesondere eines piezoelektrischen Verbundsubstrats umfassend eine piezoelektrische Schicht über einem Basissubstrat, b) Bilden von wenigstens einem Paar von Interdigital-Kammelektroden über dem piezoelektrischen Substrat, wobei die erste Kammelektrode eine erste Sammelschiene und eine Vielzahl von abwechselnden Elektrodenfingern und kürzeren Blindelektrodenfingern, beide sich von der ersten Sammelschiene erstreckend, umfasst, die zweite Kammelektrode eine zweite Sammelschiene und eine Vielzahl von abwechselnden Elektrodenfingem, sich von der zweiten Sammelschiene erstreckend, umfasst, die Blindelektrodenfinger der zweiten Sammelschiene den Elektrodenfingern der ersten Sammelschiene gegenüberstehen und von den Elektrodenfingern der zweiten Sammelschiene durch erste Spalte getrennt sind, einen Schritt c) vor Schritt b) zum Bereitstellen einer Transversalmodus-Unterdrückungsschicht, so dass nach Schritt c) die Transversalmodus-Unterdrückungsschicht teilweise unterhalb des ersten Spalts ist, wobei die Transversalmodus-Unterdrückungsschicht so gewählt ist, dass die Phasengeschwindigkeit einer geführten Welle im Bereich der Transversalmodus-Unterdrückungsschicht kleiner verglichen mit der Phasengeschwindigkeit der geführten Welle im piezoelektrischen Substrat im Mittelbereich unterhalb der abwechselnden Elektrodenfinger der ersten und zweiten Kammelektroden ist. Solch ein Verfahren ermöglicht das Bilden der Transversalmodus-Unterdrückungsschicht vor dem Bilden der Interdigital-Elektroden. Somit können mit diesem Verfahren die Interdigital-Elektroden nicht durch den Schritt zum Bilden der Unterdrückungsschicht beschädigt werden und als ein Ergebnis bleibt die intrinsische Qualität der Vorrichtung und der Substratoberfläche erhalten. Dieses Verfahren ermöglicht es, den üblichen SAW-Front-End-Herstellungsprozess unverändert zu belassen. Im Gegensatz hierzu werden bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik die Interdigital-Elektroden auf dem piezoelektrischen Substrat gebildet und anschließend wird eine Transversalmodus-Unterdrückungsschicht über den Interdigital-Elektroden gebildet. Ferner resultiert das Verfahren gemäß der Erfindung in einem einfacheren Herstellungsprozess im Vergleich zu Vorrichtungen nach dem Stand der Technik.The object of the invention is also achieved with a method for manufacturing a transducer structure, comprising the steps of a) providing a piezoelectric substrate; in particular a composite piezoelectric substrate comprising a piezoelectric layer over a base substrate, b) forming at least one pair of interdigital comb electrodes over the piezoelectric substrate, the first comb electrode having a first bus bar and a plurality of alternating electrode fingers and shorter dummy electrode fingers both diverging from the first Extending busbar, the second comb electrode comprises a second busbar and a plurality of alternating electrode fins acc, extending from the second busbar, comprises, the dummy electrode fingers of the second busbar facing the electrode fingers of the first busbar and being separated from the electrode fingers of the second busbar by first gaps, a step c) prior to step b) for providing a transverse mode suppression layer, so that after step c) the transverse mode suppression layer is partially below the first gap, the transverse mode suppression layer being chosen such that the phase velocity of a guided wave in the region of the transverse mode suppression layer is smaller compared to the phase velocity of the guided wave in the piezoelectric substrate in the Central area below the alternating electrode fingers of the first and second comb electrodes. Such a method enables the transverse mode suppression layer to be formed before forming the interdigital electrodes. Thus, with this method, the interdigital electrodes cannot be damaged by the step of forming the suppression layer, and as a result, the intrinsic quality of the device and the substrate surface is preserved. This method makes it possible to keep the usual SAW front-end manufacturing process unchanged. In contrast, in prior art devices, the interdigital electrodes are formed on the piezoelectric substrate and then a transverse mode suppression layer is formed over the interdigital electrodes. Furthermore, the method according to the invention results in a simpler manufacturing process compared to prior art devices.

In einer Variante der Erfindung kann der Schritt c) zum Bereitstellen einer Transversalmodus-Unterdrückungsschicht das Bereitstellen einer ersten Transversalmodus-Unterdrückungsschicht und einer eine zweiten Transversalmodus-Unterdrückungsschicht umfassen, sich wenigstens teilweise unterhalb der zweiten Spalte erstreckend und so gewählt, dass die Phasengeschwindigkeit einer geführten Welle im Bereich der zweiten Transversalmodus-Unterdrückungsschicht kleiner im Vergleich zur Phasengeschwindigkeit der geführten Welle im Mittelbereich unterhalb der abwechselnden Elektrodenfinger der ersten und zweiten Kammelektroden zwischen der ersten und zweiten Transversalmodus-Unterdrückungsschicht ist, wobei die zweite Kammelektrode ferner mit den Elektrodenfingern abwechselnde kürzere Blindelektrodenfinger umfasst, und die Blindelektrodenfinger der zweiten Sammelschiene den Elektrodenfingern der ersten Sammelschiene gegenüberstehen und von den Elektrodenfingern der ersten Sammelschiene durch zweite Spalte getrennt sind. Solch ein Verfahren ermöglicht das Bilden der Transversalmodus-Unterdrückungsschichten vor dem Bilden der Interdigital-Elektroden. Somit können mit diesem Verfahren die Interdigital-Elektroden nicht durch den Schritt zum Bilden der Unterdrückungsschicht beschädigt werden und als ein Ergebnis bleibt die intrinsische Qualität der Vorrichtung und der Substratoberfläche erhalten. Dieses Verfahren ermöglicht es, den üblichen SAW-Front-End-Herstellungsprozess unverändert zu belassen. Im Gegensatz hierzu werden bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik die Interdigital-Elektroden auf dem piezoelektrischen Substrat gebildet und anschließend wird eine Transversalmodus-Unterdrückungsschicht über den Interdigital-Elektroden gebildet. Ferner resultiert das Verfahren gemäß der Erfindung in einem einfacheren Herstellungsprozess im Vergleich zu Vorrichtungen nach dem Stand der Technik.In a variant of the invention, step c) of providing a transverse mode suppression layer may comprise providing a first transverse mode suppression layer and a second transverse mode suppression layer extending at least partially below the second column and chosen such that the phase velocity of a guided wave in the region of the second transverse mode suppression layer is smaller compared to the phase velocity of the guided wave in the central region below the alternating electrode fingers of the first and second comb electrodes between the first and second transverse mode suppression layer, the second comb electrode further comprising shorter dummy electrode fingers alternating with the electrode fingers, and the dummy electrode fingers of the second bus bar face the electrode fingers of the first bus bar and from the electrode fingers of the first bus bar by second ones columns are separated. Such a method allows forming the transverse mode suppression layers prior to forming the interdigital electrodes. Thus, with this method, the interdigital electrodes cannot be damaged by the step of forming the suppression layer, and as a result, the intrinsic quality of the device and the substrate surface is preserved. This method makes it possible to keep the usual SAW front-end manufacturing process unchanged. In contrast, in prior art devices, the interdigital electrodes are formed on the piezoelectric substrate and then a transverse mode suppression layer is formed over the interdigital electrodes. Furthermore, the method according to the invention results in a simpler manufacturing process compared to prior art devices.

In einer Variante der Erfindung kann der Schritt zum Bereitstellen einer Transversalmodus-Unterdrückungsschicht einen Schritt zum Modifizieren der Dotierungsdosis des piezoelektrischen Substrats, insbesondere mit einem Implantierungsschritt oder Diffusion von Atomarten und/oder ein Protonenaustauschverfahren, umfassen. Die Dotierung entspricht wiederum einem beabsichtigten Einbringen von Verunreinigungen in das piezoelektrische Substrat. Es kann ein einfaches Verfahren zum Bilden der Transversalmodus-Unterdrückungsschicht im Vergleich zu im Herstellungsprozess für Vorrichtungen nach dem Stand der Technik verwendet werden.In a variant of the invention, the step of providing a transverse mode suppression layer may comprise a step of modifying the doping dose of the piezoelectric substrate, in particular with an implantation step or diffusion of atomic species and/or a proton exchange method. The doping in turn corresponds to an intentional introduction of impurities into the piezoelectric substrate. A simple method of forming the transverse mode suppression layer can be used compared to the prior art device fabrication process.

In einer Variante der Erfindung kann der Schritt zum Bereitstellen einer Transversalmodus-Unterdrückungsschicht das Bereitstellen einer Passivierungsschicht, insbesondere einer dielektrischen Passivierungsschicht, insbesondere einer SiO2-Schicht, umfassen. Es kann ein Materialschicht-Auftragsverfahren zum Bilden der Transversalmodus-Unterdrückungsschicht verwendet werden, welches ein einfacheres Verfahren im Vergleich zu den im Herstellungsprozess der Vorrichtungen nach dem Stand der Technik darstellt. In einer Variante der Erfindung kann der Schritt zum Bereitstellen einer Transversalmodus-Unterdrückungsschicht einen Schritt zum wenigstens partiellen Einbetten der Passivierungsschritt im piezoelektrischen Substrat umfassen.In a variant of the invention, the step of providing a transverse mode suppression layer can include providing a passivation layer, in particular a dielectric passivation layer, in particular a SiO 2 layer. A material layer deposition method can be used to form the transverse mode suppression layer, which is a simpler method compared to that used in the prior art device fabrication process. In a variant of the invention, the step of providing a transverse mode suppression layer may comprise a step of at least partially embedding the passivation step in the piezoelectric substrate.

In einer Variante der Erfindung kann die Passivierungsschicht durch einen Lift-off-Prozess strukturiert werden, so dass die Seiten der Passivierungsschicht so abgeschrägt sind, dass die aufgetragenen Kammelektroden diese Seiten ohne Unterbrechung abdecken, was eine regelmäßige und kontinuierliche Reduzierung der Phasengeschwindigkeit im entsprechenden Bereich erzielt. Dies reduziert somit ebenfalls die Möglichkeiten eines Entwickelns des Transversalmodus, da dieser vorzugsweise eine abrupte Geschwindigkeitsvariation am Rand der Elektroden erfordert, die als ein Wellenreflektor dienen. In diesem Fall ist kein Ätzen erforderlich und somit bleibt das Substrat in einem guten Zustand. Falls das Substrat vor organischen Verunreinigungen geschützt werden muss, kann ein so genannter Nassätzprozess auf der Basis von isotropem Ätzen der Siliziumdioxid-Schicht durchgeführt werden, was ebenfalls glatte Ränder der strukturierten Passivierungsschicht erzielt. Das SiO2 wird daher in einem ersten Schritt homogen auf der Oberseite des Wafers aufgebracht und anschließend wird eine Fotoresist-Insitu-Ätzmaske auf der Oberseite der Schicht strukturiert, was ein lokales Ätzen der SiO2-Schicht ermöglicht. Es müssen aber in beiden Fällen Ausrichtungsmarken aufgebracht werden, um die Oberfläche gemäß den üblichen Technologieprozessen zu diesem Zweck vorzubereiten.In a variant of the invention, the passivation layer can be structured by a lift-off process, so that the sides of the passivation layer are beveled in such a way that the applied comb electrodes cover these sides without interruption, which achieves a regular and continuous reduction in the phase velocity in the corresponding area . This also reduces the chances of the transverse mode developing, since this preferably involves an abrupt velocity variation at the edge of the requires electrodes that serve as a wave reflector. In this case no etching is required and thus the substrate remains in good condition. If the substrate needs to be protected from organic contaminants, a so-called wet etching process based on isotropic etching of the silicon dioxide layer can be performed, which also achieves smooth edges of the structured passivation layer. In a first step, the SiO 2 is therefore applied homogeneously to the upper side of the wafer and then a photoresist in-situ etching mask is structured on the upper side of the layer, which enables local etching of the SiO 2 layer. In both cases, however, alignment marks must be applied in order to prepare the surface according to the usual technological processes for this purpose.

Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls mit einer SAW-Vorrichtung, insbesondere einem Eintor-Resonator, umfassend wenigstens eine Wandlerstruktur wie zuvor beschrieben, erfüllt. Solch eine SAW-Vorrichtung kann mit einem einfacheren Herstellungsprozess im Vergleich zum Stand der Technik hergestellt werden, während ein reduzierter Effekt durch Transversalmodi erzielt wird, was zu einer verbesserten spektralen Reinheit der Resonatorreaktion führt.The object of the invention is also achieved with a SAW device, in particular a one-port resonator, comprising at least one transducer structure as described above. Such a SAW device can be manufactured with a simpler manufacturing process compared to the prior art while achieving a reduced effect by transverse modes, resulting in improved spectral purity of the resonator response.

Die Erfindung ist in Bezug auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren, in denen Bezugszeichen Merkmale der Erfindung identifizieren, nachvollziehbar.

  • 1a zeigt eine Draufsicht einer Wandlerstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 1b zeigt eine Seitenansicht der Wandlerstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 2a zeigt eine Seitenansicht einer Wandlerstruktur gemäß einer Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 2b zeigt eine Seitenansicht einer Wandlerstruktur gemäß einer weiteren Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 2c zeigt eine Seitenansicht einer Wandlerstruktur gemäß einer weiteren Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 2d zeigt eine Seitenansicht einer Wandlerstruktur gemäß einer weiteren Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 3a zeigt eine Draufsicht einer Wandlerstruktur gemäß einer Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 3b zeigt eine Draufsicht einer Wandlerstruktur gemäß einer weiteren Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 3c zeigt eine Draufsicht einer Wandlerstruktur gemäß einer weiteren Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 3d zeigt eine Draufsicht einer Wandlerstruktur gemäß einer weiteren Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 3e zeigt eine Draufsicht einer Wandlerstruktur gemäß einer weiteren Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 3f zeigt eine Draufsicht einer Wandlerstruktur gemäß einer weiteren Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • 4 zeigt ein schematisches Diagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Wandlerstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung und ihrer Varianten.
  • 5 zeigt ein schematisches Diagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Wandlerstruktur gemäß der vierten Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung.
The invention can be understood by reference to the following description in conjunction with the accompanying figures, in which reference characters identify features of the invention.
  • 1a 12 shows a plan view of a transducer structure according to a first embodiment of the invention.
  • 1b Figure 12 shows a side view of the transducer structure according to the first embodiment of the invention.
  • 2a shows a side view of a transducer structure according to a variant of the first embodiment of the invention.
  • 2 B shows a side view of a transducer structure according to a further variant of the first embodiment of the invention.
  • 2c shows a side view of a transducer structure according to a further variant of the first embodiment of the invention.
  • 2d shows a side view of a transducer structure according to a further variant of the first embodiment of the invention.
  • 3a 12 shows a plan view of a transducer structure according to a variant of the first embodiment of the invention.
  • 3b shows a plan view of a transducer structure according to a further variant of the first embodiment of the invention.
  • 3c shows a plan view of a transducer structure according to a further variant of the first embodiment of the invention.
  • 3d shows a plan view of a transducer structure according to a further variant of the first embodiment of the invention.
  • 3e shows a plan view of a transducer structure according to a further variant of the first embodiment of the invention.
  • 3f shows a plan view of a transducer structure according to a further variant of the first embodiment of the invention.
  • 4 FIG. 12 shows a schematic diagram of a method for manufacturing a transducer structure according to the first embodiment of the invention and its variants.
  • 5 shows a schematic diagram of a method for manufacturing a transducer structure according to the fourth variant of the first embodiment of the invention.

Nachfolgend ist die Erfindung ausführlicher unter Verwendung von vorteilhaften Ausführungsformen exemplarisch und in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich mögliche Konfigurationen und es ist zu berücksichtigen, dass die einzelnen Merkmale wie zuvor beschrieben unabhängig voneinander bereitgestellt werden können oder während der Ausführung der vorliegenden Erfindung insgesamt auf sie verzichtet werden kann.The invention is described in more detail below using advantageous embodiments as examples and with reference to the drawings. The described embodiments are only possible configurations and it is to be understood that the individual features as described above can be provided independently of each other or can be dispensed with altogether during the practice of the present invention.

1a zeigt eine Draufsicht einer Wandlerstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. 1a 12 shows a plan view of a transducer structure according to a first embodiment of the invention.

Die Wandlerstruktur 100 umfasst ein Paar von Interdigital-Kammelektroden 102 und 112, angeordnet über einem piezoelektrischen Substrat 120. Das piezoelektrische Substrat 120 kann ein massives piezoelektrisches Substrat oder ein Verbundsubstrat mit einer piezoelektrischen Schicht über einem Basissubstrat sein, was nachfolgend in Bezug auf 1b erläutert ist.The transducer structure 100 includes a pair of interdigital comb electrodes 102 and 112 disposed over a piezoelectric substrate 120. The piezoelectric substrate 120 may be a bulk piezoelectric substrate or a composite substrate having a piezoelectric layer over a base substrate, as discussed below with respect to FIG 1b is explained.

Die erste Interdigital-Kammelektrode 102 umfasst eine Vielzahl von Elektrodenfingern 104 und eine Vielzahl von Blindelektrodenfingern 106, die sich von einer ersten Sammelschiene 108 erstrecken. Ebenso umfasst die zweite Interdigital-Kammelektrode 112 eine Vielzahl von Elektrodenfingern 114 und eine Vielzahl von Blindelektrodenfingern 116, die sich von einer zweiten Sammelschiene 118 erstrecken. Die Blindelektrodenfinger 106 der ersten Sammelschiene 108 stehen den Elektrodenfingern 114 der zweiten Sammelschiene 118 gegenüber und sind von den Elektrodenfingern 114 der zweiten Sammelschiene 118 durch erste Spalte 110a getrennt. Die Blindelektrodenfinger 116 der zweiten Sammelschiene 118 stehen den Elektrodenfingern 104 der ersten Sammelschiene 108 gegenüber und sind von den Elektrodenfingern 104 der ersten Sammelschiene 108 durch zweite Spalte 110b getrennt. Hier sind die ersten und zweiten Spalte 110a und 110b gleich.The first interdigital comb electrode 102 includes a plurality of electrode fingers 104 and a plurality of dummy electrode fingers 106 extending from a first bus bar 108 . Likewise, the second interdigital comb electrode 112 includes a plurality of electrode fingers 114 and a plurality of dummy electrode fingers 116 extending from a second bus bar 118 . The dummy electrode fingers 106 of the first Bus bars 108 face the electrode fingers 114 of the second bus bar 118 and are separated from the electrode fingers 114 of the second bus bar 118 by first gaps 110a. The dummy electrode fingers 116 of the second bus bar 118 face the electrode fingers 104 of the first bus bar 108 and are separated from the electrode fingers 104 of the first bus bar 108 by second gaps 110b. Here, the first and second columns 110a and 110b are the same.

Gemäß einer Variante der Erfindung weist die zweite Kammelektrode 112 keine sich von der zweiten Sammelschiene 118 erstreckenden Blindelektrodenfinger 116 auf, sondern nur eine Vielzahl von Elektrodenfingern 116. In diesem Fall sind die zweiten Spalte 110b durch den Abstand zwischen der zweiten Sammelschiene 118 und gegenüberliegenden Elektroden 104 der ersten Kammelektrode 102 definiert.According to a variant of the invention, the second comb electrode 112 does not have any dummy electrode fingers 116 extending from the second busbar 118, but only a plurality of electrode fingers 116. In this case, the second gaps 110b are defined by the distance between the second busbar 118 and opposing electrodes 104 of the first comb electrode 102 is defined.

Gemäß einer Variante der Erfindung weisen nicht alle Elektrodenfinger 104, 114 der ersten 108 und/oder zweiten 118 Sammelschiene einen gegenüberstehenden Blindelektrodenfinger 106, 116 der entsprechenden Sammelschiene 108, 118auf, und umgekehrt.According to a variant of the invention, not all electrode fingers 104, 114 of the first 108 and/or second 118 busbar have an opposing dummy electrode finger 106, 116 of the corresponding busbar 108, 118, and vice versa.

In einer Variante können sich die ersten und zweiten Spalte 110a, 110b durch die Wandlerstruktur 100 unterscheiden; insbesondere können die ersten und zweiten Spalte 110a, 110b in Länge oder Position in der Wandlerstruktur 100 beliebig verschieden sein.In a variant, the first and second columns 110a, 110b can differ in the transducer structure 100; in particular, the length or position of the first and second gaps 110a, 110b in the transducer structure 100 can be arbitrarily different.

Die Interdigital-Kammelektroden 102, 112 bestehen aus einem beliebigen geeigneten leitenden Metall, beispielsweise aus Aluminium oder Aluminium oder Aluminiumlegierungen, etwa Al-Cu, Al-Ti oder Al-Si.The interdigital comb electrodes 102, 112 are made of any suitable conductive metal such as aluminum or aluminum or aluminum alloys such as Al-Cu, Al-Ti, or Al-Si.

Die zwei Interdigital-Kammelektroden 102, 112 sind mit gegenüberliegenden Potentialen +V/-V verbunden. Die Wandlerstruktur 100 weist eine Elektrodenteilung p, auf, die durch die Bragg-Bedingung definiert ist; somit ist p gleich λ/2, wobei λ die Betriebswellenlänge der Wandlerstruktur 100 ist. Die Teilung p stellt den Abstand zwischen den Mitten von angrenzenden Elektrodenfingern der Interdigital-Elektroden dar. Somit entspricht in dieser Ausführungsform p dem Abstand zwischen der Mitte des Elektrodenfingers 104 der Elektrode 102 und der Mitte des angrenzenden Elektrodenfingers 114 der Elektrode 112. Die Wandlerstruktur 100 ist synchron, das heißt die Interdigital-Elektrodenfinger 104, 114 weisen die gleiche Breite, Periode und Form auf.The two interdigital comb electrodes 102, 112 are connected to opposite potentials +V/-V. The transducer structure 100 has an electrode pitch p i defined by the Bragg condition; thus p is equal to λ/2, where λ is the operating wavelength of the transducer structure 100 . The pitch p represents the distance between the centers of adjacent electrode fingers of the interdigital electrodes. Thus, in this embodiment, p corresponds to the distance between the center of the electrode finger 104 of the electrode 102 and the center of the adjacent electrode finger 114 of the electrode 112. The transducer structure 100 is synchronous, that is, the interdigital electrode fingers 104, 114 have the same width, period and shape.

Die Elektrodenfinger 104, 114 und die Blindelektrodenfinger 106, 116 weisen eine Breite a auf. Gemäß dem Stand der Technik ist das metallische Seitenverhältnis durch a/p definiert.The electrode fingers 104, 114 and the dummy electrode fingers 106, 116 have a width a. According to the prior art, the metallic aspect ratio is defined by a/p.

Die Elektrodenfinger 104, 114 der Interdigital-Elektroden 102, 112 sind jeweils gleich mit der gleichen Breite a und der gleichen Länge I1. In einer Variante können die Interdigital-Elektroden unterschiedliche Elektrodenfinger 102, 112 aufweisen.The electrode fingers 104, 114 of the interdigital electrodes 102, 112 are each identical with the same width a and the same length l 1 . In a variant, the interdigital electrodes can have different electrode fingers 102, 112.

Ebenso sind die Bildelektrodenfinger 106, 116 der Interdigital-Elektroden 102, 112 gleich mit der gleichen Breite a und der gleichen Länge I1. In einer Variante können die Interdigital-Elektroden 102, 112 unterschiedliche Blindelektrodenfinger 106, 116 aufweisen.Likewise, the picture electrode fingers 106, 116 of the interdigital electrodes 102, 112 are identical with the same width a and the same length l 1 . In a variant, the interdigital electrodes 102, 112 can have different dummy electrode fingers 106, 116.

In 1a sind die Interdigital-Elektroden 102, 112 gleich und weisen insbesondere die gleichen Elektrodenfinger, die gleiche Teilung p und die gleichen ersten und zweiten Spalte 110a, 110b auf. In einer Variante können sie sich unterscheiden mit einer unterschiedlichen Teilung p, unterschiedlichen Spalten und unterschiedlichen Elektrodenfingern 102, 112 und Blindelektrodenfingern 106, 116.In 1a For example, the interdigital electrodes 102, 112 are the same and in particular have the same electrode fingers, the same pitch p and the same first and second columns 110a, 110b. In a variant, they can differ with a different pitch p, different gaps and different electrode fingers 102, 112 and dummy electrode fingers 106, 116.

Gemäß der Erfindung sind zwei Transversalmodus-Unterdrückungsschichten 122 und 132 zwischen dem Substrat 120 und den Interdigital-Kammelektroden 102, 112 angeordnet. Die erste Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 122 ist unterhalb der ersten Spalte 110a angeordnet und die zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 132 ist unterhalb der zweiten Spalte 110b angeordnet. Ihre physikalischen Eigenschaften sind so gewählt, dass die Phasengeschwindigkeit der geführten Welle der Wandlerstruktur im Bereich der Transversalmodus-Unterdrückungsschichten 122, 132 kleiner verglichen mit der Phasengeschwindigkeit der geführten Welle der Wandlerstruktur im piezoelektrischen Substrat 120 im restlichen Bereich 134, welcher dem Mittelbereich 136 unterhalb der abwechselnden Elektrodenfinger der ersten und zweiten Elektroden entspricht. Die geführte Welle kann eine beliebige geführte Welle oder eine True-Mode Welle der Oberfläche, umfassend Rayleigh-ähnliche Wellen und Scherwellen und reine oder nahezu reine Scher- oder Längswellen, sein.According to the invention, two transverse mode suppression layers 122 and 132 are disposed between the substrate 120 and the interdigital comb electrodes 102,112. The first transverse mode suppression layer 122 is arranged below the first column 110a and the second transverse mode suppression layer 132 is arranged below the second column 110b. Their physical properties are chosen so that the phase velocity of the guided wave of the transducer structure in the area of the transverse mode suppression layers 122, 132 is smaller compared to the phase velocity of the guided wave of the transducer structure in the piezoelectric substrate 120 in the remaining area 134, which is the central area 136 below the alternating Electrode finger corresponds to the first and second electrodes. The guided wave can be any guided wave or true-mode surface wave, including Rayleigh-like waves and shear waves and pure or nearly pure shear or longitudinal waves.

In einer Variante der Ausführungsform ist nur eine Transversalmodus-Unterdrückungsschicht in der Wandlerstruktur vorhanden.In a variant of the embodiment, only one transverse mode suppression layer is present in the transducer structure.

In dieser Ausführungsform sind die ersten und zweiten Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 122 und 132 rechteckig und weisen die gleichen Abmessungen und Form auf. Die Bereiche 122 und 132 erstrecken sich entlang der Richtung y, unter allen Elektrodenfingern 104, 114 und allen Blindelektrodenfingern 106, 116 der Wandlerstruktur 100 und somit entlang der gesamten Länge w der Wandlerstruktur 100. Sie sind symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie y der Interdigital-Elektroden 102, 112 der Wandlerstruktur 100.In this embodiment, the first and second transverse mode suppression layers 122 and 132 are rectangular and have the same dimensions and shape. Regions 122 and 132 extend along direction y, under all electrode fingers 104, 114 and all dummy electrode fingers 106, 116 of transducer structure 100 and thus along the entire length w of the wall ler structure 100. They are symmetrical with respect to the center line y of the interdigital electrodes 102, 112 of the transducer structure 100.

Erste und zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschichten 122 und 132 erstrecken sich entlang der Richtung x, welche die Richtung der Ausbreitung einer unerwünschten Transversal-Schallwelle in der Wandlerstruktur 100 ist, über eine Länge d. In 1a erstreckt sich die Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 122 über den ersten Spalt 110a und über einen Abschnitt der Blindelektrodenfinger 106 und einen Abschnitt der Elektrodenfinger 104. Ebenso erstreckt sich die Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 132 über den zweiten Spalt 110b und über einen Abschnitt der Blindelektrodenfinger 116 und einen Abschnitt der Elektrodenfinger 114.First and second transverse mode suppression layers 122 and 132 extend along the direction x, which is the direction of propagation of an unwanted transverse acoustic wave in the transducer structure 100, over a length d. In 1a the transverse mode suppression layer 122 extends across the first gap 110a and across a portion of the dummy electrode fingers 106 and a portion of the electrode fingers 104. Likewise, the transverse mode suppression layer 132 extends across the second gap 110b and across a portion of the dummy electrode fingers 116 and a portion of the Electrode finger 114.

In 1a sind erste und zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 122 und 132 im gleichen Abstand s zur Sammelschiene 108, 118 in der X-Richtung angeordnet. In einer Variante können sie einen unterschiedlichen Abstand zu den Sammelschienen aufweisen.In 1a First and second transverse mode suppression layers 122 and 132 are arranged at the same distance s from the bus bar 108, 118 in the X-direction. In one variant, they can have a different distance from the busbars.

In 1b zeigt eine Seitenschnittansicht entlang der Linie AA von 1a einer Wandlerstruktur 100 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.In 1b shows a side sectional view along the line AA of FIG 1a a transducer structure 100 according to the first embodiment of the invention.

In bestimmten Ausführungsformen ist das Supportsubstrat 120 ein Verbundsubstrat, umfassend eine auf der Oberseite eines Basissubstrats 144 angeordnete piezoelektrische Schicht 120. Eine dünne dielektrische Schicht 142 wird zwischen der piezoelektrischen Schicht 140 und dem Basissubstrat 144 aufgebracht. In einer Variante kann die piezoelektrische Schicht 140 direkt auf der Oberseite des Basissubstrats 144 aufgebracht werden.In certain embodiments, the support substrate 120 is a composite substrate comprising a piezoelectric layer 120 disposed on top of a base substrate 144. A thin dielectric layer 142 is deposited between the piezoelectric layer 140 and the base substrate 144. FIG. In a variant, the piezoelectric layer 140 can be applied directly on top of the base substrate 144 .

Solch ein Verbundsubstrat ermöglicht nicht nur eine Konfiguration, die das Erzielen einer Variation der Frequenz mit der optimierten Temperatur zulässt, sondern ermöglicht auch das Nutzen von geführten Wellen. Die Modi der Struktur können verschiedene Arten der Polarisierung aufweisen, insbesondere elliptische Polarisierungswellen, aber ebenfalls und vor allem Scherwellen oder reine oder nahezu reine Längsdruckwellen, deren elektromechanische Kopplung wesentlich größer ist als 7 % und die Herstellung von Filtern mit einer für moderne Filteranwendungen erforderliche Bandbreiteh, das heißt mit mehr als 5 %, ermöglichen.Such a composite substrate not only enables a configuration that allows achieving a variation in frequency with the optimized temperature, but also enables guided waves to be utilized. The modes of the structure can have different types of polarization, in particular elliptical polarization waves, but also and above all shear waves or pure or almost pure longitudinal pressure waves, the electromechanical coupling of which is much greater than 7% and the production of filters with a bandwidth required for modern filter applicationsh, i.e. more than 5%.

In einer vorteilhaften Weise ist die Stärke (bezeichnet als d_piezo) der piezoelektrischen Schicht 140 in der Größenordnung der Wellenlänge λ oder kleiner, das heißt kleiner als das 0,7-fache des Werts der Wellenlänge λ oder sogar kleiner als das 0,5-fache des Werts der Wellenlänge λ, wobei die Wellenlänge λ die Betriebswellenlänge der Wandlerstruktur 100 ist.Advantageously, the thickness (designated d_piezo) of the piezoelectric layer 140 is of the order of the wavelength λ or less, ie less than 0.7 times the value of the wavelength λ or even less than 0.5 times of the value of the wavelength λ, where the wavelength λ is the operating wavelength of the transducer structure 100.

In der Praxis weist die piezoelektrische Schicht eine Stärke kleiner als 1 µm, insbesondere kleiner als 700 nm, auf. Für eine gewählte Arbeitsfrequenz ist die Stärke der piezoelektrischen Schicht optimiert, um das geführte Merkmal der zu verwendenden Welle zu optimieren. Für eine vorgegebene Stärke der piezoelektrischen Schicht zum Ermöglichen eines geführten Merkmals der Welle im Wesentlichen an der Oberfläche ist die Erfindung besonders interessant, da die störenden Transversalmodi aufgrund der Führung der Welle ausgeprägt sind und die Möglichkeit von phasengleicher Reflexion solcher Art von Wellen an den Seiten der Elektroden besteht. In dieser Ausführungsform sind die erste und zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 122 und 132 eine auf der piezoelektrischen Schicht 140 aufgebrachte Passivierungsschicht, bevor die Interdigital-Elektroden 102, 112 auf dem Substrat 120 und somit auf der piezoelektrischen Schicht 140 aufgebracht wurden. Die Passivierungsschicht steht direkt in Kontakt mit der piezoelektrischen Schicht 140.In practice, the piezoelectric layer has a thickness of less than 1 μm, in particular less than 700 nm. For a chosen operating frequency, the thickness of the piezoelectric layer is optimized to optimize the guided characteristic of the wave to be used. For a given thickness of the piezoelectric layer to allow a guided characteristic of the wave substantially at the surface, the invention is particularly interesting since the spurious transverse modes due to the guiding of the wave are pronounced and the possibility of in-phase reflection of such type of waves at the sides of the electrodes. In this embodiment, the first and second transverse mode suppression layers 122 and 132 are a passivation layer deposited on the piezoelectric layer 140 before the interdigital electrodes 102, 112 have been deposited on the substrate 120 and thus on the piezoelectric layer 140. The passivation layer is in direct contact with the piezoelectric layer 140.

Die Passivierungsschicht ist eine dielektrische Schicht, beispielsweise eine SiO2-, Ta2O5- oder HfO2-Schicht.The passivation layer is a dielectric layer, for example a SiO 2 , Ta 2 O 5 or HfO 2 layer.

Die Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 122, auch als erste Transversalmodus-Unterdrückungsschicht bezeichnet, angeordnet an der rechten Seite von 1b, ist vollständig vom Elektrodenfinger 104 abgedeckt, der mit seiner Sammelschiene 108 verbunden ist.The transverse mode suppression layer 122, also referred to as the first transverse mode suppression layer, is located on the right side of FIG 1b , is completely covered by the electrode finger 104, which is connected to its bus bar 108.

Die zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 132, angeordnet an der linken Seite der 1b, erstreckt sich unterhalb des Endes 116a des mit seiner Sammelschiene 118 verbundenem Blindelektrodenfingers 116, , unterhalb des zweiten Spalts 110b und unterhalb des Endes 104a des mit der Sammelschiene 108 an der Verbindung 134 verbundenem Elektrodenfingers 104.The second transverse mode suppression layer 132, located on the left side of the 1b , extends below the end 116a of the dummy electrode finger 116 connected to its bus bar 118, , below the second gap 110b and below the end 104a of the electrode finger 104 connected to the bus bar 108 at connection 134.

In einer Variante der Erfindung weisen die Passivierungsschichten abgeschrägte Seiten oder Wandrändern auf, so dass, wenn die Kammelektroden die Passivierungsschichten vollständig abdecken, keine Unterbrechung der aufgebrachten Kammelektroden am Wandrand der Passivierungsschicht erfolgt, was eine regelmäßige und kontinuierliche Elektrodenabdeckung der Passivierungsschicht gewährleistet.In a variant of the invention, the passivation layers have beveled sides or wall edges, so that when the comb electrodes completely cover the passivation layers, there is no interruption in the applied comb electrodes at the wall edge of the passivation layer, which ensures regular and continuous electrode coverage of the passivation layer.

In einer Variante kann statt des Verwendens einer zusätzlichen Passivierungsschicht die erste und zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 122, 132 in der piezoelektrischen Schicht 140 gebildet werden, beispielsweise indem eine verschiedene Dotierungsdosis verglichen mit dem Mittelbereich 136 der piezoelektrischen Schicht 140 verwendet wird und der Raum zwischen den Transversalmodus-Unterdrückungsschichten 122, 132 und den Sammelschienen eine Breite s aufweist. Die Dotierung entspricht einem beabsichtigten Einbringen von Verunreinigungen in das piezoelektrische Substrat. Der Unterschied in der Dotierung der wenigstens einen Transversalmodus-Unterdrückungsschicht resultiert in einer Reduzierung der Phasengeschwindigkeit des Modus in der Nähe des Spalts zum Trennen der IDT-Elektroden von den Blindelektroden ohne Notwendigkeit einer lateralen Strukturierung.In a variant, instead of using an additional passivation layer, the first and second transverse mode suppression Layer 122, 132 can be formed in the piezoelectric layer 140, for example by using a different doping dose compared to the central region 136 of the piezoelectric layer 140 and the space between the transverse mode suppression layers 122, 132 and the bus bars has a width s. The doping corresponds to an intentional introduction of impurities into the piezoelectric substrate. The difference in doping of the at least one transverse mode suppression layer results in a reduction in the phase velocity of the mode in the vicinity of the gap for separating the IDT electrodes from the dummy electrodes without the need for lateral patterning.

Die Stärke der Unterdrückungsschicht(en) beträgt wenigstens 1/20 des Werts der Wellenlänge λ, insbesondere wenigstens 1/10 des Werts der Wellenlänge λ.The thickness of the suppression layer(s) is at least 1/20 of the value of the wavelength λ, in particular at least 1/10 of the value of the wavelength λ.

Die auszuführende(n) Unterdrückungsschicht(en) erstreckt/erstrecken sich vorteilhafterweise bis zu einer bestimmten Tiefe (d_supp), um die Unterdrückung der Transversalmodi zu optimieren. Eine Zunahme der Stärke, über die sich die Unterdrückungsschicht erstreckt, kann nachteilig für den gewünschten Unterdrückungseffekt sein und kann in Energieverlusten durch Diffraktion der Energie der Hauptwelle resultieren, was deren Qualitätsfaktor reduziert. Es ist daher für bestimmte Ausführungsformen vorteilhaft, die Stärke der Unterdrückungsschicht auf maximal die Hälfte des Werts der Wellenlänge λ, insbesondere auf maximal ein Drittel des Werts der Wellenlänge λ, zu begrenzen. Die optimale Stärke der ermittelten Unterdrückungsschicht wird in Bezug auf die Wellenlänge λ beurteilt und definiert die Tiefe, über welche die piezoelektrische Schicht auf der Höhe der Unterdrückungsschichten im Vergleich zu ihrer Ausgangsstärke modifiziert wird.The suppression layer(s) to be implemented advantageously extends to a certain depth (d_supp) in order to optimize the suppression of the transverse modes. An increase in the thickness over which the suppression layer extends can be detrimental to the desired suppression effect and can result in energy losses through diffraction of the main wave's energy, reducing its quality factor. It is therefore advantageous for certain embodiments to limit the thickness of the suppression layer to a maximum of half the value of the wavelength λ, in particular to a maximum of one third of the value of the wavelength λ. The optimum thickness of the identified suppression layer is evaluated in terms of wavelength λ and defines the depth over which the piezoelectric layer is modified at the level of the suppression layers compared to its initial thickness.

Somit werden Fenster optimaler Stärke wie folgt erzielt:Thus, windows of optimal thickness are achieved as follows:

Die Stärke d_supp der Unterdrückungsschicht liegt zwischen 1/20 λ < 1/10 λ< d_supp < 1/3 λ< 1/2 λ, wobei d_supp < d_piezo < 0,7 λ < 1 λ beachtet wird.The thickness d_supp of the suppression layer is between 1/20 λ < 1/10 λ< d_supp < 1/3 λ< 1/2 λ, considering d_supp < d_piezo < 0.7 λ < 1 λ.

Ein Praxisfall mit einer Wellenlänge λvon etwa 4 µm ergibt die folgende Beziehung: 200 nm < 400 nm < d_supp < 1,3 µm < 2 µm, wobei d_supp < d_piezo < 2,8 µm < 4 µm. Ein weiterer Praxisfall mit einer Wellenlänge von etwa 1 µm würde die folgende Beziehung ergeben: 50 nm < 100 nm < d_supp < 300 nm < 500 nm, wobei d_supp < d_piezo < 700 nm < 1 µm.A practical case with a wavelength λ of about 4 µm gives the following relationship: 200 nm < 400 nm < d_supp < 1.3 µm < 2 µm, where d_supp < d_piezo < 2.8 µm < 4 µm. Another practical case with a wavelength of about 1 µm would give the following relationship: 50 nm < 100 nm < d_supp < 300 nm < 500 nm, where d_supp < d_piezo < 700 nm < 1 µm.

Die von der Erfindung vorgeschlagene Unterdrückung von Transversalmodi wird ebenfalls von der Stärke der Kammelektroden beeinflusst. Eine besonders interessante Konfiguration besteht im Wählen der Stärke der Elektroden, insbesondere von Al-Cu-Elektroden mit einer Cu-Dotierung von 0,5 bis 2 %, mit 5 bis 20 % des Werts der Wellenlänge λ. Die Stärke der in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Unterdrückungsschicht(en) wird anschließend vorteilhafterweise mit der gleichen Größenordnung wie die Stärke der Kammelektrode gewählt, insbesondere mit ±50 % des Nennwerts. In diesem Stärkefenster werden wenigstens 90 % von ohne Unterdrückungsschicht bestehenden Transversalmodi durch die Unterdrückungsschicht unterdrückt.The suppression of transverse modes proposed by the invention is also influenced by the strength of the comb electrodes. A particularly interesting configuration consists in choosing the thickness of the electrodes, in particular Al-Cu electrodes with a Cu doping of 0.5 to 2%, with 5 to 20% of the value of the wavelength λ. The thickness of the suppression layer(s) proposed in the present invention is then advantageously chosen to be of the same order of magnitude as the thickness of the comb electrode, in particular ±50% of the nominal value. In this strength window, at least 90% of transverse modes existing without a suppression layer are suppressed by the suppression layer.

Die Wandlerstruktur 100 gemäß der ersten Ausführungsform funktioniert auf die folgende Weise. Die Wandlerstruktur gemäß der Erfindung wird zum Erregen und Erfassen von Scherwellen verwendet. Die Scherverdrängungsrichtung wechselt von einer Elektrode zur anderen, wenn der Wandler durch eine +V/-V-Elektropolarisationsstruktur erregt wird, da die Vorrichtung unter Bragg-Bedingungen in Betrieb ist.The transducer structure 100 according to the first embodiment works in the following way. The transducer structure according to the invention is used to excite and detect shear waves. The direction of shear displacement changes from one electrode to the other when the transducer is excited by a +V/-V electropolarization structure since the device operates under Bragg conditions.

Das Vorhandensein von erster und zweiter Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 122, 132 erzeugt Stellen, an denen die SAW-Ausbreitung so modifiziert ist, dass eine sich in den Bereich mit Wellenunterdrückungsschichten 122, 132 ausbreitende geführte Welle eine Phasengeschwindigkeit aufweist, die kleiner ist als eine sich im Mittelbereich 1326 des Substrats 120, das keine Modifizierung aufweist, ausbreitende geführte Welle. Erste und zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 122, 132 ändern die Geschwindigkeit des Modus in der Nähe von erstem und zweiten Spalt 110a und 110b zwischen dem aktiven Elektrodenfinger 104 und seinem verknüpften Blindelektrodenfinger 116. Das Vermindern der Wellengeschwindigkeit im Spalt 110a und 110b führt zur Unterdrückung oder Reduzierung des unerwünschten Transversalmodus.The presence of first and second transverse mode suppression layers 122, 132 creates locations where the SAW propagation is modified such that a guided wave propagating into the region with wave suppression layers 122, 132 has a phase velocity that is less than one propagating in the Central region 1326 of substrate 120, which has no modification, propagating guided wave. First and second transverse mode suppression layers 122, 132 change the velocity of the mode in the vicinity of first and second gaps 110a and 110b between active electrode finger 104 and its associated dummy electrode finger 116. Decreasing the wave velocity in gap 110a and 110b results in suppression or reduction of the unwanted transverse mode.

Somit kann in der Wandlerstruktur 100 gemäß der Erfindung der Effekt von Transversalmodi reduziert werden. Gleichzeitig wird der Herstellungsprozess im Vergleich zu den Wandlerstrukturen nach dem Stand der Technik vereinfacht.Thus, in the transducer structure 100 according to the invention, the effect of transverse modes can be reduced. At the same time, the manufacturing process is simplified compared to the prior art transducer structures.

Gemäß der Erfindung bleibt, obgleich die lokale Modifizierung des Substrats 120 in oder in der Nähe der ersten und zweiten Spalte 110a, 110b einen zusätzlichen Herstellungsschritt erfordert, der übliche SAW-Front-End-Herstellungsprozess unverändert, was die Herstellung von transversalmodusfreien Vorrichtungen vereinfacht. Ferner reicht im Vergleich zu anderen Lösungen, die eine genaue Ausrichtung zwischen aufeinander folgenden Schichten erfordern, hier eine grobe Maskenausrichtung aus, um die Herstellung der Vorrichtung durchzuführen.According to the invention, although the local modification of the substrate 120 in or near the first and second gaps 110a, 110b requires an additional manufacturing step, the usual SAW front-end manufacturing process remains unchanged, which simplifies the manufacture of transverse mode-free devices. Furthermore, compared to other solutions that require precise alignment between consecutive ranges Layers, here, require rough mask alignment to perform device fabrication.

Wie nachfolgend dargestellt zeigen Varianten der Ausführungsform verschiedene Formen und Positionen der ersten und zweiten Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 122 und 132 in Bezug auf die Wandlerstruktur 100.As shown below, variants of the embodiment show different shapes and positions of the first and second transverse mode suppression layers 122 and 132 with respect to the transducer structure 100.

Bereits in der Beschreibung der ersten Ausführungsform verwendete Bezugszeichen werden nicht wiederholt, sondern es erfolgt ein Verweis auf ihre Beschreibung.Reference signs already used in the description of the first embodiment are not repeated, but a reference is made to their description.

2a zeigt eine Seitenansicht einer Wandlerstruktur200a gemäß einer ersten Variante der Erfindung. 2a shows a side view of a transducer structure 200a according to a first variant of the invention.

Im Vergleich zur ersten Ausführungsform erstrecken sich die erste und zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 122, 132 bildenden Passivierungsschichten 246, 248 unter den Sammelschienen 108 und 118. Die Passivierungsschicht 248 erstreckt sich vollständig unter der Sammelschiene 118, während sich die andere Passivierungsschicht 246 nur teilweise unter der Sammelschiene 108 erstreckt. In dieser Variante sind die erste und zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 122 und 132 nicht symmetrisch.Compared to the first embodiment, the passivation layers 246, 248 forming the first and second transverse mode suppression layers 122, 132 extend under the bus bars 108 and 118. The passivation layer 248 extends completely under the bus bar 118, while the other passivation layer 246 extends only partially under the Busbar 108 extends. In this variant, the first and second transverse mode suppression layers 122 and 132 are not symmetrical.

In einer weiteren Variante können die erste und zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 122 und 132 vollständig oder teilweise in der piezoelektrischen Schicht 140 eingebettet sein.In a further variant, the first and second transverse mode suppression layers 122 and 132 can be fully or partially embedded in the piezoelectric layer 140 .

2b zeigt eine Seitenansicht einer Wandlerstruktur 200b gemäß einer zweiten Variante der Erfindung. 2 B shows a side view of a transducer structure 200b according to a second variant of the invention.

Wie in der Beschreibung der ersten Ausführungsform erwähnt sind die erste und zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschichten 222 und 232 der piezoelektrischen Schicht 140 in dieser Variante lokal modifizierte strukturelle piezoelektrische Schichten 140. Beispielsweise entspricht die strukturelle Modifizierung der piezoelektrischen Schicht 140 einer verschiedenen Dotierungsdosis in der Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 222, 232 verglichen mit dem Rest der piezoelektrischen Schicht 140.As mentioned in the description of the first embodiment, the first and second transverse mode suppression layers 222 and 232 of the piezoelectric layer 140 in this variant are locally modified structural piezoelectric layers 140. For example, the structural modification of the piezoelectric layer 140 corresponds to a different doping dose in the transverse mode suppression layer 222, 232 compared to the rest of the piezoelectric layer 140.

2c zeigt eine dritte Variante der Wandlerstruktur 200c der ersten Ausführungsform. 2c shows a third variant of the transducer structure 200c of the first embodiment.

Im Vergleich zur Variante der zweiten Variante erstrecken sich die die erste und zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschichten 222, 232 nur teilweise unter den Sammelschienen 108, 118. Die erste und zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschichten 222 und 232 sind symmetrisch.Compared to the variant of the second variant, the first and second transverse mode suppression layers 222, 232 extend only partially under the bus bars 108, 118. The first and second transverse mode suppression layers 222 and 232 are symmetrical.

2d zeigt eine Seitenansicht einer Wandlerstruktur 200d gemäß einer vierten Variante der Erfindung. 2d shows a side view of a transducer structure 200d according to a fourth variant of the invention.

Im Unterschied zu den ersten drei Varianten erstreckt sich, während sich die erste Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 232 teilweise unter der Sammelschiene 118 erstreckt, die zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 222 überhaupt nicht unter ihrer entsprechenden Sammelschiene 108. Die lokal modifizierten Bereiche 222 und 232 sind wiederum hier nicht gleich.In contrast to the first three variants, while the first transverse mode suppression layer 232 extends partially under the bus bar 118, the second transverse mode suppression layer 222 does not extend under its corresponding bus bar 108 at all. Again, the locally modified regions 222 and 232 are not here same.

3a bis 3f zeigen weitere Varianten der Transversalmodus-Unterdrückungsschichten in einer Draufsicht der Wandlerstruktur. Sie alle zeigen verschiedene geometrische Formen der Transversalmodus-Unterdrückungsschicht. 3a until 3f show further variants of the transverse mode suppression layers in a plan view of the transducer structure. They all show different geometric shapes of the transverse mode suppression layer.

3a zeigt eine Draufsicht einer Wandlerstruktur gemäß einer fünften Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung. Im Vergleich zur in 1a dargestellten Ausführungsform erstreckt sich hier die Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 222 wenigstens bis zur Sammelschiene 108 an einer Seite und gegebenenfalls sogar unter die Sammelschiene 108, während die Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 232 wiederum in einem Abstand s zur Sammelschiene 118 angeordnet ist wie in der ersten Ausführungsform. Somit unterscheiden sich die Transversalmodus-Unterdrückungsschichten 222 und 232 in den Abmessungen und sind nicht symmetrisch. 3a shows a plan view of a transducer structure according to a fifth variant of the first embodiment of the invention. Compared to the in 1a embodiment shown, the transverse mode suppression layer 222 extends at least as far as the busbar 108 on one side and possibly even under the busbar 108, while the transverse mode suppression layer 232 is in turn arranged at a distance s from the busbar 118 as in the first embodiment. Thus, the transverse mode suppression layers 222 and 232 differ in dimensions and are not symmetrical.

3b zeigt eine sechste Variante, in welcher die Transversalmodus-Unterdrückungsschichten 222 und 232 spitz zulaufend sind. 3b Figure 12 shows a sixth variant in which the transverse mode suppression layers 222 and 232 are tapered.

3c zeigt die Draufsicht einer Wandlerstruktur, insbesondere gemäß der in 2b dargestellten zweiten Variante, in der sich beide Transversalmodus-Unterdrückungsschichten 222, 232 unter den Sammelschienen 208, 218 erstrecken und symmetrisch in Form und Abmessungen sind. 3c shows the top view of a converter structure, in particular according to FIG 2 B the second variant shown, in which both transverse mode suppression layers 222, 232 extend under the bus bars 208, 218 and are symmetrical in shape and dimensions.

In der in 3d dargestellten siebten Variante erstrecken sich im Vergleich zur in 3c dargestellten Variante beide Transversalmodus-Unterdrückungsschichten 222, 232 noch weiter nach außen als die Sammelschienen 208, 218 in der X-Richtung. In einer Variante erstreckt sich nur eine der Transversalmodus-Unterdrückungsschichten 222, 232 weiter nach außen als die Sammelschienen 208, 218.in the in 3d seventh variant shown extend compared to in 3c In the variant shown, both transverse mode suppression layers 222, 232 extend even further outward than the bus bars 208, 218 in the X-direction. In a variant, only one of the transverse mode suppression layers 222, 232 extends further outward than the bus bars 208, 218.

In der in 3e dargestellte achte Variante weisen im Vergleich zur in 1a dargestellten Ausführungsform die Transversalmodus-Unterdrückungsschichten 222, 232 eine konvexe oder konkave Form zum Verbessern der Modusbegrenzung auf, da weniger Energie am Rand des Interdigitalwandlers abgestrahlt wird.in the in 3e The eighth variant shown have compared to in 1a illustrated off For example, the transverse mode suppression layers 222, 232 may have a convex or concave shape to improve mode confinement since less energy is radiated at the edge of the interdigital transducer.

In der neunten Variante wie in 3f dargestellt können verschiedene Formen für die Transversalmodus-Unterdrückungsschichten 222, 232 verwendet werden. In 3f ist die Form der zweiten Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 232 abgerundet, während die Form der ersten Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 222 scharfkantig ist. Die abgerundete Form der Transversalmodus-Unterdrückungsschichten 232 ist mit Winkeln verschiedener Werte abgerundet, um jeglichen Synchronismuseffekt zu unterbrechen. Dies ist auch der Fall bei scharfkantigen Mustern; die Winkel werden so gewählt, dass keine Kohärenz von einem Elektrodenrand zum anderen auftritt.In the ninth variant as in 3f As shown, various shapes for the transverse mode suppression layers 222, 232 can be used. In 3f For example, the shape of the second transverse mode suppression layer 232 is rounded, while the shape of the first transverse mode suppression layer 222 is sharp-edged. The rounded shape of the transverse mode cancellation layers 232 is rounded with angles of different values to break any synchronism effect. This is also the case with sharp-edged patterns; the angles are chosen so that there is no coherence from one electrode edge to the other.

4 zeigt ein Schema der Schritte des Verfahrens zum Herstellen einer Wandlerstruktur gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung und ihrer Varianten. 4 shows a scheme of the steps of the method for manufacturing a transducer structure according to the first embodiment of the invention and its variants.

Gemäß Schritt a) wird ein piezoelektrisches Substrat 420 bereitgestellt. In 4 ist das piezoelektrische Substrat 420 ein Verbundsubstrat, umfassend eine piezoelektrische Schicht 440 über einem Basissubstrat 444. In dieser Ausführungsform ist ebenfalls eine dünne SiO2-Schicht 442 zwischen dem Basissubstrat 444 und der piezoelektrischen Schicht 440 vorhanden. Das piezoelektrische Substrat 420 ist das gleiche wie das in der ersten Ausführungsform beschriebene piezoelektrische Substrat 120.According to step a), a piezoelectric substrate 420 is provided. In 4 For example, the piezoelectric substrate 420 is a composite substrate comprising a piezoelectric layer 440 over a base substrate 444. In this embodiment, a thin SiO 2 layer 442 is also present between the base substrate 444 and the piezoelectric layer 440. FIG. The piezoelectric substrate 420 is the same as the piezoelectric substrate 120 described in the first embodiment.

Gemäß einer ersten Variante 1) werden zwei Transversalmodus-Unterdrückungsschichten 422 und 432 durch Dotieren der piezoelektrischen Schicht 440 mit einer verglichen mit dem Rest des piezoelektrischen Substrats verschiedenen Dosis in wenigstens einem Bereich des piezoelektrischen Substrats bereitgestellt.According to a first variant 1) two transverse mode suppression layers 422 and 432 are provided by doping the piezoelectric layer 440 with a different dose compared to the rest of the piezoelectric substrate in at least one region of the piezoelectric substrate.

Dieser Schritt umfasst ein Implantieren oder eine Diffusion von Atomarten, insbesondere Ti, zum Modifizieren der Konzentration der Atomarten im piezoelektrischen Substrat der Transversalmodus-Unterdrückungsschicht.This step involves implanting or diffusing atomic species, particularly Ti, to modify the concentration of atomic species in the piezoelectric substrate of the transverse mode suppression layer.

Gemäß einer weiteren Variante kann der Schritt zum Bereitstellen der Transversalmodus-Unterdrückungsschicht ein Protonenaustauschprozess sein.According to a further variant, the step of providing the transverse mode suppression layer can be a proton exchange process.

Der Protonenaustauschprozess umfasst einen Basisprotonenaustausch von einer organischen Protonenquelle und eine Temper-Nachbehandlung, die ein ausschließliches Erhitzen der Probe zum Neuverteilen der Lithium- und Wasserstoffionen beinhaltet.The proton exchange process includes a base proton exchange from an organic proton source and a post-anneal treatment that involves heating the sample only to redistribute the lithium and hydrogen ions.

Das Protonenaustauschverfahren ist in Chung et al. „Proton-Exchanged 36° Y-X LiTaO3 Waveguides for Surface Acoustic Wave“, IEEE transactions on UFFC, Vol. 53, Nr. 2, 2006, beschrieben. Das Verwenden von P-E ermöglicht das lokale Modifizieren der piezoelektrischen Schicht. Das Protonenaustauschverfahren ist ein interessantes Verfahren für einen industriellen Ansatz, um den erwarteten Effekt zu erzielen, da es nicht die Oberflächenrauheit beeinflusst und daher perfekt mit der Planartechnologie-Verarbeitung wie in der SAW-Industrie verwendet vereinbar ist.The proton exchange method is described in Chung et al. "Proton-Exchanged 36° YX LiTaO 3 Waveguides for Surface Acoustic Wave", IEEE transactions on UFFC, Vol. 53, No. 2, 2006. Using PE allows the piezoelectric layer to be modified locally. The proton exchange process is an interesting process for an industrial approach to achieve the expected effect as it does not affect the surface roughness and is therefore perfectly compatible with the planar technology processing as used in the SAW industry.

Gemäß einer zweiten Variante 2) des Verfahrens ist der Schritt zum Bereitstellen der Transversalmodus-Unterdrückungsschicht ein Schritt zum Aufbringen einer Passivierungsschicht. According to a second variant 2) of the method, the step of providing the transverse mode suppression layer is a step of applying a passivation layer.

Die aufgebrachte Schicht kann eine dielektrische Passivierungsschicht, insbesondere eine SiO2-Schicht, sein.The applied layer can be a dielectric passivation layer, in particular an SiO 2 layer.

Die Passivierungsschicht 446 wird über dem piezoelektrischen Substrat 424 von erster und zweiter Transversalmodus-Unterdrückungsschicht 422 und 432 aufgebracht.Passivation layer 446 is deposited over piezoelectric substrate 424 of first and second transverse mode suppression layers 422 and 432 .

Gemäß einer dritten Variante 3) kann die Passivierungsschicht wenigstens teilweise im piezoelektrischen Substrat 440 eingebettet sein. Diese Variante umfasst einen Ätzschritt zum Entfernen eines Teils des piezoelektrischen Substrats 440 in den Bereichen 422, 432 oder einen beliebigen anderen Prozess, der das Reduzieren der Stärke t des piezoelektrischen Substrats 440 in den Bereichen 422, 432 ermöglicht. Die Passivierung wird anschließend lokal oder über dem gesamten Substrat aufgebracht und es wird ein Schritt zum chemischmechanischen Polieren (CMP) durchgeführt, um eine absolut ebene Oberfläche gemäß der üblichen Anforderung der SAW-Herstellung wiederherzustellen.According to a third variant 3), the passivation layer can be at least partially embedded in the piezoelectric substrate 440. FIG. This variant includes an etching step to remove part of the piezoelectric substrate 440 in the areas 422, 432 or any other process that allows reducing the thickness t of the piezoelectric substrate 440 in the areas 422, 432. The passivation is then applied locally or over the entire substrate and a chemical mechanical polishing (CMP) step is performed to restore an absolutely flat surface according to the usual requirement of SAW fabrication.

Anschließend wird ein Paar von Interdigital-Kammelektroden auf dem piezoelektrischen Substrat unter Verwendung einer Kombination von Schichtaufbringungs- und Strukturierungsschritten gebildet wie in 4c dargestellt.Then a pair of interdigital comb electrodes are formed on the piezoelectric substrate using a combination of layering and patterning steps as in FIG 4c shown.

Gemäß einer vierten Variante der Erfindung, dargestellt in 5, kann die Passivierungsschicht durch einen Lift-off-Prozess strukturiert werden, so dass die Seiten der Passivierungsschicht so abgeschrägt sind, dass die aufgetragenen Kammelektroden diese Seiten ohne Unterbrechung abdecken, was eine regelmäßige und kontinuierliche Reduzierung der Phasengeschwindigkeit im entsprechenden Bereich erzielt. In diesem Fall ist kein Ätzen erforderlich und somit bleibt das Substrat in einem guten Zustand. Es müssen aber Ausrichtungsmarken aufgebracht werden, um die Oberfläche gemäß den üblichen Technologieprozessen zu diesem Zweck vorzubereiten.According to a fourth variant of the invention, shown in 5 , the passivation layer can be structured by a lift-off process, so that the sides of the passivation layer are beveled in such a way that the applied comb electrodes cover these sides without interruption, resulting in a regular and continuous reduction tion of the phase velocity in the corresponding area. In this case no etching is required and thus the substrate remains in good condition. However, alignment marks must be applied to prepare the surface according to the usual technology processes for this purpose.

In einem ersten Schritt a) wird das POI-Substrat 420 mit einem O2-Plasmaprozess gereinigt. Anschließend erfolgt das Aufbringen eines Fotoresist-Films 448 insbesondere durch Spin-Coating (Schritt b). Ein UV-Lithographie-Schritt durch eine UV-Maske 450 auf dem Fotoresist-Film 448 wird als Schritt c) durchgeführt, um einen strukturierten Fotoresist-Film mit einer Vielzahl von Strukturen 452 mit abgeschrägten Wandrändern in Schritt d) zu erzielen. In Schritt e) wird die Passivierungsschicht 446 über dem POI-Substrat 420 und über dem strukturierten Fotoresist-Film 450 aufgebracht und somit ebenfalls zwischen den Strukturen 452 des strukturierten Fotoresist-Films 450 bis zu den Transversalmodus-Unterdrückungsschichten 422, 432. Aufgrund der abgeschrägten Wandränder der Strukturen 452 des strukturierten Fotoresist-Films 450 resultiert das Aufbringen der Passivierungsschicht 446 über den POI-Substraten 420 in einem Aufbringen der Passivierungsschicht 446 zwischen den Strukturen 452 des strukturierten Fotoresist-Films 448 und ebenfalls in das Umfassen abgeschrägter Wandränder, wie in Schritt e) dargestellt. Schließlich wird ein Schritt f) durchgeführt, um die Strukturen 452 des strukturierten Fotoresist-Films 450 mit der Passivierungsschicht 446 auf der Oberseite zu entfernen und nur die direkt über dem POI-Substrat 420 zwischen den Strukturen 452 des strukturierten Fotoresist-Films 450 vorhandene Passivierungsschicht 446 bleibt auf der Oberfläche des POI-Substrats 420.In a first step a), the POI substrate 420 is cleaned with an O 2 plasma process. A photoresist film 448 is then applied, in particular by spin coating (step b). A UV lithography step through a UV mask 450 on the photoresist film 448 is performed as step c) to achieve a patterned photoresist film having a plurality of structures 452 with beveled wall edges in step d). In step e) the passivation layer 446 is applied over the POI substrate 420 and over the patterned photoresist film 450 and thus also between the structures 452 of the patterned photoresist film 450 up to the transverse mode suppression layers 422, 432. Due to the beveled wall edges of the structures 452 of the patterned photoresist film 450, depositing the passivation layer 446 over the POI substrates 420 results in depositing the passivation layer 446 between the structures 452 of the patterned photoresist film 448 and also including beveled wall edges, as in step e) shown. Finally, a step f) is performed to remove the structures 452 of the patterned photoresist film 450 with the passivation layer 446 on top and only the passivation layer 446 directly above the POI substrate 420 between the structures 452 of the structured photoresist film 450 remains on the surface of the POI substrate 420.

Gemäß dem Verfahren der Erfindung werden die Interdigital-Elektroden oberhalb der Transversalmodus-Unterdrückungsschicht und des piezoelektrischen Substrats gebildet. Die Transversalmodus-Unterdrückungsschicht wird gebildet, bevor die Interdigital-Elektroden gebildet werden. Im Gegensatz hierzu werden bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik die Interdigital-Elektroden auf dem piezoelektrischen Substrat gebildet und anschließend wird eine Transversalmodus-Unterdrückungsschicht über den Interdigital-Elektroden gebildet.According to the method of the invention, the interdigital electrodes are formed above the transverse mode suppression layer and the piezoelectric substrate. The transverse mode suppression layer is formed before the interdigital electrodes are formed. In contrast, in prior art devices, the interdigital electrodes are formed on the piezoelectric substrate and then a transverse mode suppression layer is formed over the interdigital electrodes.

Gemäß einer Variante der Erfindung werden die Interdigital-Kammelektroden oberhalb der ersten und/oder zweiten Transversalmodus-Unterdrückungsschicht und des piezoelektrischen Substrats gebildet. Die Transversalmodus-Unterdrückungsschichten werden somit gebildet, bevor die Interdigital-Kammelektroden gebildet werden. Im Gegensatz hierzu werden bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik die Interdigital-Elektroden auf dem piezoelektrischen Substrat gebildet und anschließend wird eine Transversalmodus-Unterdrückungsschicht über den Interdigital-Elektroden gebildet.According to a variant of the invention, the interdigital comb electrodes are formed above the first and/or second transverse mode suppression layer and the piezoelectric substrate. The transverse mode suppression layers are thus formed before the interdigital comb electrodes are formed. In contrast, in prior art devices, the interdigital electrodes are formed on the piezoelectric substrate and then a transverse mode suppression layer is formed over the interdigital electrodes.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung wurden beschrieben. Es versteht sich aber, dass verschiedene Modifizierungen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den folgenden Ansprüchen abzuweichen.Various embodiments of the invention have been described. However, it should be understood that various modifications and improvements can be made without departing from the following claims.

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Claims (24)

Wandlerstruktur mit Transversalmodus-Unterdrückungsmitteln insbesondere für einen Eintor-Resonator, umfassend: ein piezoelektrisches Substrat (120, 420), wenigstens ein Paar von auf dem piezoelektrischen Substrat (120, 170) ausgebildeten Interdigital-Kammelektroden (102, 112), wobei die erste Kammelektrode (102) eine erste Sammelschiene (108) und eine Vielzahl von mit kürzeren Blindelektrodenfingern (106) abwechselnden Elektrodenfingem (104), beide sich von der ersten Sammelschiene (108) erstreckend, umfasst, wobei die zweite Kammelektrode (112) eine zweite Sammelschiene (118) und eine Vielzahl von sich von der zweiten Sammelschiene (118) erstreckenden Elektrodenfingern (114) umfasst, wobei die Blindelektrodenfinger (106) der ersten Sammelschiene (108) den Elektrodenfingern (114) der zweiten Sammelschiene (118) gegenüberstehen und von den Elektrodenfingern (114) durch erste Spalten (110a) getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner umfasst: eine Transversalmodus-Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432), angeordnet teilweise unterhalb der ersten Spalte (110a) und so gewählt, dass die Phasengeschwindigkeit einer geführten Welle im Bereich der Transversalmodus-Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432) kleiner ist verglichen mit der Phasengeschwindigkeit der geführten Welle im Mittelbereich (136) unterhalb der sich abwechselnden Elektrodenfinger (104, 114) der ersten und zweiten Elektrode (102, 112).Transducer structure with transverse mode suppression means, in particular for a one-port resonator, comprising: a piezoelectric substrate (120, 420), at least one pair of interdigital comb electrodes (102, 112) formed on the piezoelectric substrate (120, 170), the first comb electrode (102) comprises a first bus bar (108) and a plurality of electrode fingers (104) alternating with shorter dummy electrode fingers (106), both extending from the first bus bar (108), the second comb electrode (112) having a second bus bar (118 ) and a plurality of electrode fingers (114) extending from the second bus bar (118), the dummy electrode fingers (106) of the first bus bar (108) facing the electrode fingers (114) of the second bus bar (118) and being supported by the electrode fingers (114 ) are separated by first columns (110a), characterized in that it further comprises: a transverse mode suppression u ngs layer (122, 132, 222, 232, 422, 432) disposed partially below the first column (110a) and chosen so that the phase velocity of a guided wave in the region of the transverse mode suppression layer (122, 132, 222, 232, 422 , 432) is smaller compared to the phase velocity of the guided wave in the central area (136) below the alternating electrode fingers (104, 114) of the first and second electrodes (102, 112). Wandlerstruktur nach Anspruch 1, wobei sich die Transversalmodus-Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432) unter jedem der ersten Spalten (110a) erstreckt.converter structure claim 1 , wherein the transverse mode suppression layer (122, 132, 222, 232, 422, 432) extends under each of the first columns (110a). Wandlerstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Kammelektrode (112) ferner mit den Elektrodenfingern (114) abwechselnde kürzere Blindelektrodenfinger (116) umfasst, die Blindelektrodenfinger (116) der zweiten Sammelschiene (118) den Elektrodenfingern (104) der ersten Sammelschiene (108) gegenüberstehen und von den Elektrodenfingern (104) durch zweite Spalten (110b) getrennt sind, und ferner eine zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432), sich wenigstens teilweise unterhalb der zweiten Spalten (110b) erstreckend und so gewählt, dass die Phasengeschwindigkeit einer geführten Welle im Bereich der zweiten Transversalmodus-Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432) kleiner ist verglichen mit der Phasengeschwindigkeit der geführten Welle im Mittelbereich (136) unterhalb der sich abwechselnden Elektrodenfinger (104, 114) der ersten und zweiten Kammelektrode (102, 112), zwischen der ersten und zweiten Transversalmodus-Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432) umfasst.converter structure claim 1 or 2 , wherein the second comb electrode (112) further comprises alternating shorter dummy electrode fingers (116) with the electrode fingers (114), the dummy electrode fingers (116) of the second bus bar (118) facing the electrode fingers (104) of the first bus bar (108) and from the electrode fingers (104) are separated by second columns (110b), and further a second transverse mode suppression layer (122, 132, 222, 232, 422, 432) extending at least partially below the second columns (110b) and selected such that the Phase velocity of a guided wave in the area of the second transverse mode suppression layer (122, 132, 222, 232, 422, 432) is smaller compared to the phase velocity of the guided wave in the middle area (136) below the alternating electrode fingers (104, 114) of the first and a second comb electrode (102, 112) between the first and second transverse mode suppression layers (122, 132, 222, 232, 422, 432). . Wandlerstruktur nach Anspruch 3, wobei sich die zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432) unterhalb allen zweiten Spalten (110b) erstreckt.converter structure claim 3 , wherein the second transverse mode suppression layer (122, 132, 222, 232, 422, 432) extends below all of the second columns (110b). Wandlerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich die erste Transversalmodus-Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432) wenigstens teilweise bis zur ersten Sammelschiene (108) erstreckt und/oder sich die zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432) wenigstens teilweise bis zur zweiten Sammelschiene (118) erstreckt.Converter structure according to one of Claims 1 until 4 , wherein the first transverse mode suppression layer (122, 132, 222, 232, 422, 432) extends at least partially to the first bus bar (108) and/or the second transverse mode suppression layer (122, 132, 222, 232, 422 , 432) extends at least partially to the second busbar (118). Wandlerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei sich die erste Transversalmodus-Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432) ferner wenigstens teilweise oder wenigstens vollständig unter der ersten Sammelschiene (108) erstreckt und/oder sich die zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432) wenigstens teilweise oder wenigstens vollständig unter der zweiten Sammelschiene (118) erstreckt.Transducer structure according to any one of the preceding Claims 1 until 5 , wherein the first transverse mode suppression layer (122, 132, 222, 232, 422, 432) further extends at least partially or at least completely under the first bus bar (108) and/or the second transverse mode suppression layer (122, 132, 222 , 232, 422, 432) extends at least partially or at least completely under the second busbar (118). Wandlerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste und/oder zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432) zum Modulieren der Phasengeschwindigkeit der geführten Welle der Wandlerstruktur eine, verglichen mit dem Rest des piezoelektrischen Substrats (120, 420) im Mittelbereich (136) unterhalb der Interdigital-Kammelektroden (102, 112) verschiedene Dotierungsdosis umfasst, insbesondere wobei die verschiedene Dotierungsdosis eine Ti-Dosis ist.Transducer structure according to any one of the preceding Claims 1 until 6 , wherein the first and/or second transverse mode suppression layer (122, 132, 222, 232, 422, 432) for modulating the phase velocity of the guided wave of the transducer structure has a compared to the rest of the piezoelectric substrate (120, 420) in the middle region ( 136) below the interdigital comb electrodes (102, 112) comprises different doping doses, in particular wherein the different doping dose is a Ti dose. Wandlerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste und/oder zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432) eine Passivierungsschicht (246, 248) umfasst, insbesondere eine dielektrische Passivierungsschicht, ganz besonders eine SiO2 Schicht.Converter structure according to one of Claims 1 until 7 , wherein the first and/or second transverse mode suppression layer (122, 132, 222, 232, 422, 432) comprises a passivation layer (246, 248), in particular a dielectric passivation layer, more particularly a SiO 2 layer. Wandlerstruktur nach Anspruch 8, wobei die Passivierungsschicht (246) wenigstens teilweise in das piezoelektrische Substrat (120, 420) eingebettet ist.converter structure claim 8 wherein the passivation layer (246) is at least partially embedded in the piezoelectric substrate (120, 420). Wandlerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 9, wobei die ersten und zweiten Transversalmodus-Unterdrückungsschichten (122, 132, 222, 232, 422, 432) spiegelsymmetrisch in Bezug auf die Mittellinie der Interdigital-Kammelektroden (102, 112) sind.Transducer structure according to any one of the preceding claims 3 until 9 wherein the first and second transverse mode suppression layers (122, 132, 222, 232, 422, 432) are mirror symmetric with respect to the centerline of the interdigital comb electrodes (102, 112). Wandlerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 9, wobei die ersten und zweiten Transversalmodus-Unterdrückungsschichten (122, 132, 222, 232, 422, 432) unterschiedliche Formen aufweisen.Transducer structure according to any one of the preceding claims 3 until 9 , wherein the first and second transverse mode suppression layers (122, 132, 222, 232, 422, 432) have different shapes. Wandlerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, wobei das piezoelektrische Substrat (120, 420) ein Verbundsubstrat, umfassend eine piezoelektrische Schicht (140, 440) über einem Basissubstrat (144, 444), ist.Transducer structure according to any one of the preceding Claims 1 until 11 wherein the piezoelectric substrate (120, 420) is a composite substrate comprising a piezoelectric layer (140, 440) over a base substrate (144, 444). Wandlerstruktur nach Anspruch 12, wobei die piezoelektrische Schicht (140, 440) eine Stärke kleiner als der Wert der Wellenlänge λ aufweist, insbesondere kleiner als das 0,7-fache des Werts der Wellenlänge λ, insbesondere kleiner als das 0,5-fache des Werts der Wellenlänge λ, wobei λ die Betriebswellenlänge der Wandlerstruktur (100) ist.converter structure claim 12 , wherein the piezoelectric layer (140, 440) has a thickness less than the value of the wavelength λ, in particular less than 0.7 times the value of the wavelength λ, in particular less than 0.5 times the value of the wavelength λ , where λ is the operating wavelength of the transducer structure (100). Wandlerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 13, wobei die Stärke der Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432) größer als 1/20 der Wellenlänge λ, insbesondere als 1/10 der Wellenlänge λ, ist, während sie kleiner als die Stärke der piezoelektrischen Schicht (140, 440) ist.Transducer structure according to any one of the preceding Claims 1 until 13 , the thickness of the suppression layer (122, 132, 222, 232, 422, 432) being greater than 1/20 of the wavelength λ, in particular greater than 1/10 of the wavelength λ, while being less than the thickness of the piezoelectric layer (140 , 440). Wandlerstruktur nach Anspruch 14, wobei die Stärke der Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432) maximal der Hälfte des Werts der Wellenlänge λ, insbesondere maximal dem Drittel des Werts der Wellenlänge λ, entspricht.converter structure Claim 14 , the thickness of the suppression layer (122, 132, 222, 232, 422, 432) corresponding to a maximum of half the value of the wavelength λ, in particular a maximum of one third of the value of the wavelength λ. Wandlerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, wobei die Stärke der Unterdrückungsschicht (122, 132, 222, 232, 422, 432) in der Größenordnung der Stärke der Kammelektroden (102, 112) ist, insbesondere ±50 % des Nennwerts, insbesondere wobei die Kammelektroden (102, 112) Al-Cu-Elektroden mit 0,5 bis 2 % Cu-Dotierung mit einer Stärke von 5 bis 20 % des Werts der Wellenlänge λ sind.Transducer structure according to any one of the preceding Claims 1 until 15 , wherein the thickness of the suppression layer (122, 132, 222, 232, 422, 432) is of the order of the thickness of the comb electrodes (102, 112), in particular ±50% of the nominal value, in particular wherein the comb electrodes (102, 112) Al -Cu electrodes with 0.5 to 2% Cu doping with a thickness of 5 to 20% of the wavelength λ value. Wandlerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16, wobei die geführte Welle eine elliptische Polarisierungswelle, eine Scherwelle, oder eine reine oder nahezu reine Längsdruckwelle mit einer elektromechanischen Kopplung von mehr als 7 % ist.Transducer structure according to any one of the preceding Claims 1 until 16 , wherein the guided wave is an elliptical polarization wave, a shear wave, or a pure or nearly pure longitudinal compressional wave with an electromechanical coupling greater than 7%. Verfahren zum Herstellen einer Wandlerstruktur, umfassend die Schritte zum: a) Bereitstellen eines piezoelektrischen Substrats; insbesondere eines piezoelektrischen Verbundsubstrats, umfassend eine piezoelektrische Schicht über einem Basissubstrat; b) Bilden von wenigstens einem Paar von Interdigital-Kammelektroden über dem piezoelektrischen Substrat, wobei die erste Kammelektrode eine erste Sammelschiene und eine Vielzahl von abwechselnden Elektrodenfingern und kürzeren Blindelektrodenfingern, beide sich von der ersten Sammelschiene erstreckend, umfasst, die zweite Kammelektrode eine zweite Sammelschiene und eine Vielzahl von abwechselnden Elektrodenfingern, sich von der zweiten Sammelschiene erstreckend, umfasst, die Blindelektroden der ersten Sammelschiene den Elektrodenfingern der zweiten Sammelschiene gegenüberstehen und von den Elektrodenfingern durch erste Spalten getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner umfasst: einen Schritt c) vor Schritt b) zum Bereitstellen einer Transversalmodus-Unterdrückungsschicht, so dass nach Schritt c) die Transversalmodus-Unterdrückungsschicht teilweise unterhalb des ersten Spalts ist, , wobei die Transversalmodus-Unterdrückungsschicht so gewählt wird, dass die Phasengeschwindigkeit einer geführten Welle in den Bereich der Transversalmodus-Unterdrückungsschicht kleiner verglichen mit der Phasengeschwindigkeit der geführten Welle im piezoelektrischen Substrat im Mittelbereich unterhalb der abwechselnden Elektrodenfinger der ersten und zweiten Kammelektroden ist.A method of fabricating a transducer structure, comprising the steps of: a) providing a piezoelectric substrate; in particular a piezoelectric composite substrate comprising a piezoelectric layer over a base substrate; b) forming at least one pair of interdigital comb electrodes over the piezoelectric substrate, the first comb electrode comprising a first bus bar and a plurality of alternating electrode fingers and shorter dummy electrode fingers both extending from the first bus bar, the second comb electrode comprising a second bus bar and a plurality of alternate electrode fingers extending from the second bus bar, the dummy electrodes of the first bus bar facing the electrode fingers of the second bus bar and separated from the electrode fingers by first gaps, characterized in that it further comprises: a step c) before step b) providing a transverse mode suppression layer such that after step c) the transverse mode suppression layer is partially below the first gap, wherein the transverse mode suppression layer is chosen such that the phase velocity The phase velocity of the guided wave in the region of the transverse mode suppression layer is smaller compared to the phase velocity of the guided wave in the piezoelectric substrate in the center region below the alternate electrode fingers of the first and second comb electrodes. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die zweite Kammelektrode ferner mit den Elektrodenfingern abwechselnde kürzere Blindelektrodenfinger umfasst, und die Blindelektrodenfinger der zweiten Sammelschiene den Elektrodenfingern der ersten Sammelschiene gegenüberstehen und von den Elektrodenfingem der ersten Sammelschiene durch zweite Spalten getrennt sind, und wobei der Schrittc) zum Bereitstellen einer Transversalmodus-Unterdrückungsschicht einer ersten und einer zweiten Transversalmodus-Unterdrückungsschicht umfasst, wobei die zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht wenigstens teilweise unterhalb der zweiten Spalten sich erstreckt, und wobei die zweite Transversalmodus-Unterdrückungsschicht so gewählt wird, dass die Phasengeschwindigkeit einer geführten Welle in den Bereichen der zweiter Transversalmodus-Unterdrückungsschicht verglichen mit der Phasengeschwindigkeit der geführten Welle im piezoelektrischen Substrat im Mittelbereich unterhalb der abwechselnden Elektrodenfinger der ersten und zweiten Kammelektroden zwischen der ersten und der zweiten Transversalmodus-Unterdrückungsschicht kleiner ist.procedure after Claim 18 wherein the second comb electrode further comprises shorter dummy electrode fingers alternating with the electrode fingers, and the dummy electrode fingers of the second bus bar face the electrode fingers of the first bus bar and are separated from the electrode fingers of the first bus bar by second gaps, and wherein step c) provides a transverse mode suppression layer a first and a second transverse mode suppression layer, wherein the second transverse mode suppression layer extends at least partially below the second columns, and wherein the second transverse mode suppression layer is chosen such that the phase velocity of a guided wave in the regions of the second transverse mode suppression layer compared to the phase velocity of the guided wave in the piezoelectric substrate in the central area below the alternate electrode fingers of the first and second comb electr ode between the first and second transverse mode suppression layers is smaller. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei der Schritt c) zum Bereitstellen der Transversalmodus-Unterdrückungsschicht einen Schritt zum Modifizieren der Dotierungsdosis des piezoelektrischen Substrats zum Modulieren der Phasengeschwindigkeit der geführten Welle der Wandlerstruktur umfasst, insbesondere einen Implantierungsschritt oder die Diffusion von Atomarten und/oder ein Protonenaustauschverfahren.procedure after Claim 18 or 19 wherein the step c) of providing the transverse mode suppression layer comprises a step of modifying the doping dose of the piezoelectric substrate to modulate the phase velocity of the guided wave of the transducer structure, in particular an implantation step or the diffusion of atomic species and/or a proton exchange method. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei der Schritt c) zum Bereitstellen der Transversalmodus-Unterdrückungsschicht das Bereitstellen einer Passivierungsschicht umfasst, ganz besonders eine dielektrische Passivierungsschicht, insbesondere eine SiO2 Schicht.Procedure according to one of claims 18 until 20 , wherein step c) for providing the transverse mode suppression layer comprises providing a passivation layer, in particular a dielectric passivation layer, in particular a SiO 2 layer. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Schritt c) einen Schritt zum wenigstens teilweise Einbetten der Passivierungsschicht im piezoelektrischen Substrat umfasst.procedure after Claim 21 , wherein step c) comprises a step of at least partially embedding the passivation layer in the piezoelectric substrate. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 21 oder 22, wobei die Passivierungsschicht durch ein Lift-off-Verfahren strukturiert wird, so dass die Randwände der Passivierungsschicht abgeschrägt sind.Method according to any of the preceding Claims 21 or 22 , wherein the passivation layer is structured by a lift-off method, so that the edge walls of the passivation layer are beveled. SAW-Vorrichtung, insbesondere ein Eintor-Resonator, umfassend eine Wandlerstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 17.SAW device, in particular a one-port resonator, comprising a transducer structure according to one of the preceding ones Claims 1 until 17 .
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